DE102005013807B4

DE102005013807B4 - Verfahren zum Regeln eines Fahrzeugs und integriertes Fahrzeugregelungssystem

Info

Publication number: DE102005013807B4
Application number: DE102005013807A
Authority: DE
Inventors: Youssef A. Macomb Township Ghoneim
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2025-03-25
Also published as: DE102005013807A1; US7099759B2; US20050222731A1

Abstract

Verfahren zum Regeln eines Fahrzeugs (10), wobei das Verfahren (200) die folgenden Schritte umfasst:
Liefern (220) mehrerer Dynamikzustandseingaben an eine Regeleinheit (36, 110) in einem Fahrzeug (10), die so beschaffen ist, dass sie mehrere Regelschleifen ausführt, wobei jede Dynamikzustandseingabe einen Dynamikzustand des Fahrzeugs (10) angibt;
Berechnen (230) eines geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) einer allgemeinen Lenkgleichung unter Verwendung der Regeleinheit (36, 110) und der Dynamikzustandseingaben während jeder der mehreren Regelschleifen; wobei der geschätzte Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizient (155) so beschaffen ist, dass er eine Angabe des Lenkverhaltens des Fahrzeugs (10) während des Dynamikzustands liefert;
Speichern (240) von Informationen, die sich auf die Dynamikzustandseingaben und auf das Berechnen des geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) beziehen, für einen Teil der mehreren Regelschleifen; und
Regeln (250) des Fahrzeugs (10) in Reaktion auf den geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155).

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der integrierten Fahrzeugregelungen und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schätzen eines Lenkverhaltensindikators für ein Fahrzeug im dynamischen Zustand und zur Schaffung einer integrierten Fahrzeugregelung anhand des geschätzten Lenkverhaltensindikators.
Die integrierte Fahrzeugregelung, die im folgenden sowohl Regelungsfunktionen im engeren Sinn als auch Steuerungsfunktionen umfassen soll, umfasst allgemein die Integration oder Koordination des Betriebs einer oder mehrerer Fahrzeugregelungen einschließlich Regelkomponenten, Teilsystemen oder Systemen, um das dynamische Verhalten und die Ansprechempfindlichkeit eines Fahrzeugs zu verbessern. Die integrierte Fahrzeugregelung wird verwendet, um das gesamte dynamische Verhalten des Fahrzeugs zu verbessern, indem für ein Fahrzeug eine Vorhersagbarkeit der Stabilität und Bedienung geschaffen wird, um ein breites Spektrum erwarteter Fahrer zu unterstützen, die über einen breiten Bereich von Fahrzeugbetriebsumgebungen einschließlich eines weiten Bereichs von Fahrzeugdynamikzuständen, die die Beschleunigung, das Bremsen und die Fahrt im Leerlauf umfassen, gemeinsam mit verschiedenen Arten von Lenkeingaben und -manövern, Reifeneigenschaften und -belastungsbedingungen, Fahrzeugbeladungsbedingungen, Fahrzeugeinstellungen und anderen dem Dynamikzustand des Fahrzeugs zugeordneten Variabeln sowie einschließlich eines weiten Bereichs von Fahrbahnty pen und -bedingungen und weiteren Variablen, die der Betriebsumgebung zugeordnet sind, einen weiten Bereich von Fahrstilen haben. Die integrierte Fahrzeugregelung umfasst die Regelung des Dynamikverhaltens eines Fahrzeugs in Bezug auf einen oder mehrere der Freiheitsgrade, die der Fahrzeugbewegung unter den erwähnten Betriebsumgebungen zugeordnet sind, durch Integration oder Koordination des Betriebs der Grundregelungen des Fahrzeugs einschließlich der Lenk-, der Brems-, der Motors-, der Getriebe- und der Federungsregelung sowie weiterer, fortgeschrittener Fahrzeugregelungen wie etwa Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystemen (VSE-Systemen), Girregelsystemen, Traktionsregelsystemen, Antiblockiersystemen (ABS), Gasregelsystemen, variablen Lenkhilfesystemen, Lenksystemen mit variabler Übersetzung, elektronisch-mechanischen Lenksystemen (AFS-Systemen) und Systemen mit variabler Federung. Diese Fahrzeugregelungen werden häufig unter Verwendung von Mikrocontrollern und verschiedenen elektronischen und elektromechanischen Sensoren, Wandlern, Stellgliedern und weiteren Komponenten computergeregelt. Ein integriertes Fahrzeugregelsystem umfasst typisch eine oder mehrere elektronische Regeleinheiten oder Regelmodule zur Implementierung eines Verfahrens oder eines Regelalgorithmus zur Integration oder Koordination der Fahrzeugregelungen und dadurch zur Verbesserung der dynamischen Stabilität und des dynamischen Verhaltens des Fahrzeugs.
Da die Lenkung eines der Hauptelemente der Fahrzeugregelung ist, sind die gesamte Betriebsstabilität und das gesamte dynamische Verhalten des Fahrzeugs insbesondere durch sein Lenkverhalten charakterisiert. Die Lenkstabilität und das Lenkverhalten eines Fahrzeugs sind in einer gegebenen Betriebsumgebung in starkem Maß durch sein Untersteuer/Übersteuer-Verhalten charakterisiert. Bei einem Fahrzeug, das Übersteuern zeigt, nimmt der Lenkwinkel, der erforderlich ist, um einen Weg mit festem Radius zu nehmen, in einem Beharrungszustand mit zuneh mender Vorwärtsgeschwindigkeit ab. Bei einem Fahrzeug, das Untersteuern zeigt, nimmt der Lenkwinkel, der erforderlich ist, um einen Weg mit festem Radius zu nehmen, in einem Beharrungszustand mit zunehmender Vorwärtsgeschwindigkeit zu. Der Beharrungslenkzustand oder Beharrungskurvenfahrtzustand bezieht sich auf einen Dynamikzustand des Fahrzeugs, bei dem sich die dynamische Reaktion bzw. die dynamischen Reaktionen des Fahrzeugs oder die Ausgabe innerhalb des zulässigen Freiheitsgrads wie etwa Giergeschwindigkeit, Quergeschwindigkeit, Vorwärtsgeschwindigkeit und Rollgeschwindigkeit auf periodische oder konstante Eingaben der Fahrzeugregelungen wie etwa des Lenksystems in Abhängigkeit von der Zeit für eine gegebene Zeitdauer nicht erheblich ändern. Übergangslenkzustände oder Übergangskurvenfahrtzustände umfassen sämtliche von Beharrungszuständen verschiedenen Dynamikzustände wie etwa z. B. solche, in denen die Lenkregeleingaben nicht periodisch sind oder sich ändern oder in denen sich die Fahrzeugreaktion bzw. die Fahrzeugreaktionen wie etwa die Giergeschwindigkeit, die Quergeschwindigkeit, die Vorwärtsgeschwindigkeit und die Rollgeschwindigkeit ändern.
In Beharrungszuständen kann für ein Fahrzeug aus der folgenden allgemeinen Lenkgleichung
wobei δ_f, L, ψ ., V_x, a_y der Lenkwinkel, der Radstand, die Gierrate, die Geschwindigkeit bzw. die Querbeschleunigung des Fahrzeugs sind, ein Lenkkoeffizient K_μ oder Indikator des Untersteuer- oder Übersteuerverhaltens berechnet werden. Diese Gleichung beruht auf einem Fahrradmodell eines Fahrzeugs mit Vorderradlenkung mit zwei Freiheitsgraden. Die Untersteuerberechnung umfasst in diesem Fall den Untersteuergradien ten, der sich aus der Nennkurvenfahrtsteife des Reifens und aus der Wirkung der Lastübertragung ergibt.
Die obige Gleichung gilt in dem linearen Bereich des Reifenverhaltens, wenn die durch den Reifen erzeugte Querkraft während Beharrungszuständen proportional zum Reifenrutschwinkel ist. Bei nichtlinearem Reifenverhalten oder während Übergangszuständen wird die allgemeine Lenkgleichung unbestimmt, wobei unter Verwendung dieses mathematischen Ausdrucks kein Übersteuer- und Untersteuerverhalten bestimmt werden kann.
Somit ist es sehr wünschenswert, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die verwendet werden können, um das Lenkverhalten eines Fahrzeugs bei nichtlinearen Übergangszuständen zu kennzeichnen, und die so beschaffen sind, dass sie in einem integrierten Fahrzeugregelsystem verwendet werden können.
Die WO 02/074607 A1 offenbart ein Fahrzeugdynamikregelungssystem, welches den Fahrer eines Fahrzeugs im Falle eines Übersteuerns des Fahrzeugs darin unterstützt, den Übersteuerungszustand zu überwinden, indem es ein zusätzliches Lenkungsdrehmoment ausübt. Die Detektion eines Übersteuerns des Fahrzeugs erfolgt (a) anhand des Punktes, an dem durch eine Fahrzeugstabilitätsregelung ein automatisches Bremsen erfolgt, (b) anhand eines Gierratenfehlers, der durch Vergleich der tatsächlichen Gierrate des Fahrzeugs mit einer abgeschätzten Gierrate des Fahrzeugs ermittelt wird, (c) anhand der Querbeschleunigung, die durch Sensoren ermittelt wird, die an der Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs angeordnet sind, (d) anhand einer Phasendifferenz zwischen Querbeschleunigungen, die an der Vorder- und Hinterachse gemessen werden, oder (e) anhand des Vergleichs eines Fahrzeugmodells, welches ein unter steuerndes Fahrzeug darstellt, mit einem Fahrzeugmodell, welches ein übersteuerndes Fahrzeug darstellt.
In der EP 0 914 997 A2 ist eine Regelung für ein Fahrzeugbremssystem beschrieben, bei dem anhand des Lenkwinkels und eines Korrekturgiermoments ermittelt wird, ob sich das Fahrzeug in einem Untersteuerungs- oder Übersteuerungs-Zustand befindet.
Aus der US 6,453,226 B1 ist ein System für eine integrierte aktive Lenkung und Bremsregelung eines Fahrzeugs bekannt, bei welchem anhand der Richtungen eines Frontlenkwinkels, einer Differentialgeschwindigkeit und einer lateralen Beschleunigung ermittelt wird, ob sich das Fahrzeug in einem Untersteuerungs- oder Übersteuerungszustand befindet. Je nach Übersteuerungs- bzw. Untersteuerungszustand wird ein entsprechendes Flag gesetzt, welches in den nachfolgenden Regelungsschritten berücksichtigt wird.
Die EP 1 338 490 A2 lehrt ein Verfahren zur Regelung der Fahrstabilität eines Fahrzeugs, bei dem ermittelt wird, ob das Fahrzeug untersteuert oder übersteuert, indem eine zuvor bestimmte Referenzgierrate mit einer durch einen Gierratensensor gemessenen tatsächlichen Gierrate verglichen wird.
In der DE 101 09 580 A1 ist eine Fahrzeug-Fahrlagensteuereinrichtung beschrieben, welche in Abhängigkeit eines Übersteuerungszustandes des Fahrzeugs die auf die rechten und linken Räder einwirkende Bremskraft individuell steuern kann, je nachdem, ob sich das Fahrzeug in einem Untersteuerungs- oder Übersteuerungszustand befindet. Die Ermittlung, ob sich das Fahrzeug in einem Untersteuerungs- oder Übersteuerungszu stand befindet, erfolgt durch Vergleich des tatsächlichen Gierwinkels mit dem angestrebten Soll-Gierwinkel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung eines Fahrzeugs bzw. ein integriertes Fahrzeugregelsystem zu schaffen, dass zu einer verbesserten dynamischen Stabilität und einem verbesserten dynamischen Verhalten des Fahrzeugs führt.
Zur Lösung der Aufgabe sind ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein integriertes Fahrzeugregelsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 24 vorgesehen.
Die Erfindung umfasst ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erweiterung der Verwendung der allgemeinen Lenkgleichung, um für ein Fahrzeug in allen Dynamikzuständen und Betriebsumgebungen einschließlich linearen und nichtlinearen Reifenverhaltens und eines Beharrungszustands und Übergangszustands des Fahrzeugs einen geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Indikator zu bestimmen.
Das Verfahren der Erfindung umfasst das Liefern mehrerer Dynamikzustandseingaben, die einen Dynamikzustand des Fahrzeugs angeben, an eine Regeleinheit, die so beschaffen ist, dass sie mehrere Regelschleifen ausführt, die die Dynamikzustandseingaben nutzen. Die Dynamikzustandseingaben werden während jeder der mehreren Regelschleifen an die Regeleinheit geliefert und zur Berechnung eines geschätzten Lenkverhal tensindikators verwendet. Da sich der Dynamikzustand des Fahrzeugs ändert, ändert sich ebenfalls der Wert des geschätzten Lenkverhaltensindikators, wodurch eine Angabe des Lenkverhaltens des Fahrzeugs in den Dynamikzustand geliefert wird. Die Informationen in Bezug auf die Dynamikzustandseingaben und die Berechnung des geschätzten Lenkverhaltensindikators werden für einen Teil der mehreren Regelschleifen gespeichert und bei der Berechnung des Lenkverhaltensindikators verwendet. Das Fahrzeug wird in Reaktion auf den Wert des geschätzten Lenkverhaltensindikators unter Verwendung der Regeleinheit geregelt.
Der geschätzte Lenkverhaltensindikator für eine Regelschleife wird durch Aktualisieren eines geschätzten Lenkverhaltensindikators einer früheren Regelschleife unter Verwendung eines Dynamikzustands-Korrekturterms berechnet, der einen Wert hat, der eine Funktion des Dynamikzustands des Fahrzeugs ist. Vorzugsweise umfasst der Dynamikzustands-Korrekturterm einen Schätzfehler, der sich auf die Berechnung des geschätzten Lenkverhaltensindikators für die Regelschleife bezieht. Vorzugsweise wird der Schätzfehler außerdem durch einen Schätzfehler-Korrekturfaktor faktorisiert, der so beschaffen ist, dass er den Schätzfehler als eine Funktion des Fahrzeugdynamikzustands korrigiert. Der Schätzfehler-Korrekturfaktor ist eine Funktion eines Gewichtungsfaktors, der sich als eine Funktion des Fahrzeugdynamikzustands ändert.
Der Wert des Gewichtungsfaktors für eine Regelschleife wird durch Vergleich der der Regelschleife zugeordneten Ist-Werte bestimmter Dynamikzustandsangabeparameter des Fahrzeugs mit Schwellenwerten dieser Parameter unter Verwendung einer Reihe von Bedingungslogiktests bestimmt. Auf diese Weise ändert sich der Wert des Gewichtungsfaktors und folglich der geschätzte Lenkverhaltensindikator als Funktion des Dynamikzustands des Fahrzeugs.
Das integrierte Fahrzeugregelsystem enthält eine Regeleinheit, die so beschaffen ist, dass sie mehrere Dynamikzustandseingaben empfängt, die einen Dynamikzustand eines Fahrzeugs während seines Betriebs angeben, und aus den Dynamikzustandseingaben, die einen Dynamikzustand des Fahrzeugs angeben, in Verbindung mit mehreren Regelschleifen einen Lenkverhaltensindikator bestimmt, und ein Regelsystem, das so beschaffen ist, dass es mit der Regeleinheit kommuniziert und in Reaktion auf den Lenkverhaltensindikator eine Regelung des Dynamikzustands des Fahrzeugs schafft. Die bevorzugten Dynamikzustandseingaben des Fahrzeugs enthalten eine Geschwindigkeitseingabe, eine Gierrateneingabe, eine Lenkwinkeleingabe und eine Querbeschleunigungseingabe.
Vorzugsweise können die Vorrichtung und das Verfahren der Erfindung als eine Vorrichtung und als ein Verfahren zur Schaffung einer Gierregelung eines Fahrzeugs genutzt werden. Die Vorrichtung und das Verfahren der Erfindung besitzen einen besonderen Vorteil gegenüber früheren integrierten Fahrzeugregelsystemen und -verfahren, insbesondere Systemen und Verfahren, die eine Gierregelung schaffen, da sie eine Schätzung des Lenkverhaltensindikators liefern, die anhand der allgemeinen Lenkgleichung eine Echtzeitregelung über den gesamten Fahrzeugdynamikzustandsbereich einschließlich des nichtlinearen Reifenverhaltens und eines nichtstationären Lenkzustands oder Übergangslenkzustands ermöglicht und außerdem die Kompensation oder Einstellung von Regelmodellen ermöglicht, die den Indikator für Änderungen nutzen, die an dem Fahrzeug oder an seiner Betriebsumgebung auftreten können, wie etwa Änderungen, die durch den normalen Verschleiß bestimmter Fahrzeugkomponenten, die die Fahrzeugdynamikreaktion beeinflussen, veranlasst sind. Zum Beispiel ermöglicht die Erfindung die Echtzeiteinstellung des Lenkverhaltensindikators für Änderungen der Fahrbahn, der Betriebsumge bung, der Fahrzeugbeladung, des mechanischen Zustands und weiterer Faktoren, die den Dynamikzustand des Fahrzeugs bestimmen. Frühere Fahrzeugregelsysteme und -verfahren beruhten typisch auf der Verwendung eines vorskalierten Werts oder einer Reihe vorskalierter Werte für den Lenkverhaltensindikator, die in der Weise gewählt wurden, dass sie den gesamten erwarteten Bereich des Fahrzeugdynamikzustands annähern, und die nicht so beschaffen waren, dass sie sich in Reaktion auf Änderungen des Fahrzeugdynamikzustands, der Fahrbahn, der Betriebsumgebung, der Fahrzeugbeladung, des mechanischen Zustands und weiterer Faktoren ändern.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben; in diesen zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das eine Vorrichtung der Erfindung umfasst;
2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung der Erfindung;
3 eine schematische Darstellung einer Gierregelung der Erfindung;
4 eine schematische Darstellung der Schritte des Verfahrens der Erfindung;
5 eine schematische Darstellung des Schritts des Berechnens des geschätzten Lenkverhaltensindikators;
6 einen Ablaufplan des Schritts der Bestimmung des Gewichtungsfaktors, und
7 eine Fortsetzung des Ablaufplans aus 6.
Die Vorrichtung und das Verfahren der Erfindung sind anhand von 1 so beschaffen, dass sie in einem Fahrzeug 10 verwendet werden. Das Fahrzeug 10 enthält einen Motor 12, der so beschaffen ist, dass er ein Antriebsdrehmoment erzeugt, das über ein Getriebe 22 zum Vortrieb des Fahrzeugs 10 auf Vorderräder 14, 16 oder Hinterräder 18, 20 bzw. an alle übertragen wird. Der Motor 12 und das Getriebe 22 umfassen ein Vortriebssystem 23. Außerdem enthält das Fahrzeug 10 ein Lenkrad 24 und ein Lenksystem 26 wie etwa z. B. ein Zahnstangenlenksystem, das Lenkstellglieder 28 wie etwa z. B. ein Zahnstangen-Zahnrad und zugeordnete Gestänge umfasst und so beschaffen ist, dass es die vorderen Straßenräder 14, 16 auf einen Soll-Lenkwinkel (⦟α) lenkt. Außerdem enthält das Fahrzeug 10 Bremsen 30, die sich an jedem der Straßenräder 14, 16, 18, 20 befinden, und ein Bremssystem 32 wie etwa z. B. ein Hydraulikbremssystem, das die Bremsstellglieder 34 umfasst, die so beschaffen sind, dass sie die Bremsen 30 betätigen. Das Fahrzeug 10 kann irgendein geeignetes Fahrzeug einschließlich eines Kraftfahrzeugs umfassen und ist nicht auf herkömmliche Kraftfahrzeugkonstruktionen, die eine Brennkraftmaschine 12, ein Getriebe 22 und ein mechanisch verbundenes Lenksystem umfassen, beschränkt. Außerdem kann das Fahrzeug 10 ein Hybridelektrofahrzeug oder ein Brennstoffzellenfahrzeug umfassen, das eine Brennkraftmaschine und/oder ein Getriebe mit einem Elektroantriebsmotor ergänzen oder ersetzen kann. Außerdem kann das Fahrzeug elektronisch geregelte Lenksysteme, Bremssysteme, Gassysteme oder weitere Fahrzeugregelsysteme enthalten, die nicht mechanisch mit einer Fahrereingabevorrichtung wie etwa einem Lenkrad, einem Bremspedal, einem Gaspedal oder einer Geschwindigkeitsregelung gekoppelt sind.
Wie in den 1 und 2 gezeigt sind, enthält das Fahrzeug 10 eine Fahrzeug- oder Systemregeleinheit 36, die anhand der integrierten Regelung der Erfindung den Fahrzeugbetrieb überwacht und regelt. Die Regeleinheit 36 ist eine herkömmliche mikroprozessorgestützte Regeleinheit, die solche üblichen Elemente wie etwa einen oder mehrere Mikroprozessoren, einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Schreib-Lese-Speicher (RAM), einen elektrisch programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), einen schnellen Taktgeber, eine Analog/Digital-Schaltungsanordnung (A/D-Schaltungsanordnung) und eine Digital/Analog-Schaltungsanordnung (D/A-Schaltungsanordnung) und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung und Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (E/A) sowie eine geeignete Signalaufbereitungs-, Signalverarbeitungs- und Pufferschaltungsanordnung umfasst. Die Regeleinheit 36 funktioniert so, dass sie Daten von mehreren Sensoren 38 erfasst und über eines oder mehrere Regelsysteme 40 eine Regelung des Fahrzeugs 10 liefert. Die Regeleinheit 36 steht in Signalkommunikation mit den Sensoren 38, die so beschaffen sind, dass sie mehrere Dynamikzustandsparameter des Fahrzeugs 10 wie etwa die Raddrehzahl, die Gierrate, die Querbeschleunigung und den Lenkwinkel abtasten und mehrere entsprechende Sensorsignale 42 erzeugen, die repräsentativ für den Wert der abgetasteten Dynamikzustandsparameter sind. Die Sensorsignale 42 können durch eine geeignete Signalverarbeitungsvorrichtung 44 unter Verwendung bekannter Signalverarbeitungsverfahren aufbereitet und verarbeitet werden. Diese Signalverarbeitung kann unter Verwendung irgendeiner geeigneten Signalverarbeitungsvorrichtung 44 und irgendeines geeigneten Signalverarbeitungsverfahrens oder mehrerer Vorrichtungen und Verfahren ausgeführt werden, die den Sensorsignalen 42 zugeordnet sind, und kann ebenfalls in einen Signalverarbeitungsabschnitt der Regeleinheit 36 integriert sein. Der Begriff Signalverarbeitung wird hier in der Weise verwendet, dass er sich umfassend auf die Umsetzung von Sensorsignalen 42 in Dynamikzustandsein gaben 45 bezieht, die in Übereinstimmung mit dem Verfahren der hier beschriebenen Erfindung verwendet werden können.
Während das Fahrzeug 10 betrieben wird, erzeugen die Raddrehzahlsensoren 46, 48, 50, 52, wie in 1 gezeigt ist, jeweils Raddrehzahlsignale 54, 56, 58, 60, die an die Regeleinheit 36 übermittelt werden. Die Raddrehzahlsignale 54, 56, 58, 60 können für ein gegebenes Fahrzeug 10 mit bekannten Verfahren verarbeitet und zur Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Fahrzeuggeschwindigkeitseingabe 62 verwendet werden, die in der Regeleinheit 36 verwendet werden. Außerdem kann eine Fahrzeuggeschwindigkeitseingabe unter Verwendung eines (nicht gezeigten) Drehzahlsensors bestimmt werden, der die Drehzahl der Abtriebswelle des Getriebes unter Verwendung bekannter Drehzahlsensoren und Signalverarbeitungsverfahren abtastet. Der Lenkwinkelsensor 64 erzeugt ein Lenkwinkelsignal 66, das an die Regeleinheit 36 übermittelt wird. Wie oben beschrieben wurde, kann die Regeleinheit 36 zur Verarbeitung des Lenkwinkelsignals 66 und zur Bestimmung der Lenkwinkeleingabe 68 verwendet werden. Ein Gierratensensor 70 erzeugt ein Gierratensignal 72 und ein Querbeschleunigungsmesser 74 ein Querbeschleunigungssignal 76, wobei diese Signale an die Regeleinheit 36 übermittelt werden und geeignet verarbeitet werden können, um eine Gierrateneingabe 78 bzw. eine Querbeschleunigungseingabe 80 zu liefern. Die Fahrzeuggeschwindigkeitseingabe 62, die Lenkwinkeleingabe 68, die Gierrateneingabe 78 und die Querbeschleunigungseingabe 80 umfassen die Dynamikzustandseingaben 45.
Wieder anhand von 1 ist das Fahrzeug 10 so beschaffen, dass es durch einen (nicht gezeigten) Fahrer geregelt wird, so dass der Fahrzeugfahrer eine Fahrereingabe 82 manipuliert, die in Signalkommunikation mit der Regeleinheit 36 ist und funktionsfähig mit ihr gekoppelt ist. Die Fahrereingabe 82 kann eine oder mehrere irgendeiner Anzahl bekannter Fahrereingaben enthalten und umfasst vorzugsweise eine Gaseingabe, eine Fahrtreglereingabe oder eine Bremseingabe (nicht getrennt gezeigt) oder eine Lenkeingabe unter Verwendung des Lenkrads 24. Im Fall einer Gas- oder Fahrtreglereingabe erzeugt die Fahrereingabe 82 typisch allgemein einen Vortriebsbefehl wie etwa einen Motordrehzahl- und/oder Drehmomentbefehl, wobei die Regeleinheit 36 in Reaktion auf den Vortriebsbefehl die Regelung des Motors 12, des Getriebes 22 oder beider regelt oder überwacht. Im Fall eines Bremspedals erzeugt die Fahrereingabe 82 einen Bremsbefehl, wobei die Regeleinheit 36 den Betrieb des Bremssystems 32 und der Bremsen 30 betreibt oder überwacht, um anhand des Bremsbefehls das Bremsen der Straßenräder zu regeln. Im Fall des Lenkrads 24 erzeugt die Fahrereingabe 82 einen Lenkbefehl, wobei die Regeleinheit 36 den Betrieb des Lenksystems 26 und der Lenkstellglieder 28 betreibt oder überwacht, um anhand des Lenkbefehls das Lenken der Straßenräder zu regeln.
2 zeigt schematisch ein integriertes Fahrzeugregelsystem 100 der Erfindung zur Verwendung im Fahrzeug 10. Das Regelsystem 100 umfasst allgemeine eine Regeleinheit 110 zur Überwachung und Regelung des Betriebs wenigstens eines Regelsystems 120 in Übereinstimmung mit dem hier beschriebenen Verfahren 200. Wie in 2 gezeigt ist, kann die Regeleinheit 110 einen integralen Bestandteil der Fahrzeugregeleinheit 36 umfassen oder als ein integraler Bestandteil der Regeleinheit 36 integriert sein oder alternativ eine getrennte Regeleinheit bilden, die in funktionsfähiger Verbindung mit der Fahrzeugregeleinheit 36 steht. Die Regeleinheit 110 kann eine einzelne Regeleinheit oder mehrere Regeleinheiten, die in dem Fahrzeug 10 einschließlich in den Regelsystemen 120 verteilt sind, umfassen. Vorzugsweise ist die Regeleinheit 110 eine Regeleinheit, die so beschaffen ist, dass sie während des Fahrzeugbetriebs mehrere Regel schleifen ausführt. Die Regeleinheit 110 steht in Signalkommunikation mit mehreren Sensoren 130 wie etwa jenen, die die Sensoren 38 umfassen, die so beschaffen sind, dass sie mehrere Dynamikzustandsparameter des Fahrzeugs 10 wie etwa die Raddrehzahl, die Gierrate, die Querbeschleunigung und den Lenkwinkels abtasten und mehrere Sensorsignale 135 erzeugen wie etwa jene, die die Sensorsignale 42 umfassen, die repräsentativ für den Wert der abgetasteten Dynamikzustandsparameter sind. Die Sensorsignale 135 können durch eine geeignete Signalverarbeitungsvorrichtung 140 wie etwa durch die Signalverarbeitungsvorrichtung 44, die einen Signalverarbeitungsabschnitt 140 der Regeleinheit 110 umfassen kann, verarbeitet werden. Der Signalverarbeitungsabschnitt 140 der Regeleinheit 110 liefert an einen Eingabeverarbeitungsabschnitt 150 der Regeleinheit 110 Dynamikzustandseingaben 145, wobei die Regeleinheit 110 so beschaffen ist, dass sie die Dynamikzustandseingaben 145 in Verbindung mit der Berechnung des Lenkverhaltensindikators 155 während der Regelschleifen in Übereinstimmung mit dem hier beschriebenen Verfahren 200 verwendet. Die Dynamikzustandseingaben 145 umfassen vorzugsweise die Fahrzeuggeschwindigkeitseingabe 62, die Lenkwinkeleingabe 68, die Gierrateneingabe 78 und die Querbeschleunigungseingabe 80. Allerdings wird anerkannt, dass das Wesen des Verfahrens der Berechnung des geschätzten Lenkverhaltensindikators und der zugeordneten betreffenden Größen, Beziehungen und mathematischen Operationen den Ersatz gleichwertiger Ausdrücke und weitere zulässige Änderungen des Verfahrens einschließlich der Nutzung weiterer Dynamikzustandseingaben ohne Abweichung vom Umfang der Erfindung ermöglicht. Der Lenkverhaltensindikator 155 gibt den Dynamikzustand des Fahrzeugs 10 und insbesondere, ob das Fahrzeug 10 in einem Übersteuerzustand oder in einem Untersteuerzustand ist, an. Der Dynamik- oder Fahrzeugzustand des Fahrzeugs 10 bezieht sich auf den Zustand der dynamischen Kräfte, die der Bewegung des Fahrzeugs 10 zugeordnet sind, während es inner halb seiner zulässigen Freiheitsgrade in einer gegebenen Betriebsumgebung betrieben wird. Ein positiver Wert des Lenkindikators gibt einen Untersteuerzustand an, während ein negativer Wert einen Übersteuerzustand angibt. Bei der normalen Verwendung des Fahrzeugs wird ein Untersteuerzustand allgemein als bevorzugter betrachtet, während ein Übersteuerzustand allgemein als weniger bevorzugt gilt. Der Lenkverhaltensindikator 155 ist vorzugsweise ein geschätzter Lenkverhaltensindikator, der in Übereinstimmung mit dem hier beschriebenen Verfahren 200 aus den Dynamikzustandseingaben 145 bestimmt wird. Außerdem ist die Regeleinheit 110 so beschaffen, dass sie einen Regelalgorithmus 157 oder mehrere Regelalgorithmen, die zur Bestimmung des Lenkverhaltensindikators 155 in Übereinstimmung mit dem hier beschriebenen Verfahren 200 verwendet werden können, sowie irgendwelche Informationen einschließlich berechneter Werte, Dynamikzustandseingaben oder anderer Parameter für eine gegebene Regelschleife oder für vorangegangene Regelschleifen, die für die Bestimmung des Lenkverhaltensindikators 155 erforderlich sind, speichert. Diese Informationen können im Informationsspeicherabschnitt 160 der Regeleinheit 110 gespeichert werden. Der Informationsspeicherabschnitt 160 der Regeleinheit 110 steht in Signalkommunikation mit dem Eingabeverarbeitungsabschnitt 150, um die Informationen zu liefern, die für die Berechnung des Lenkverhaltensindikators 155 erforderlich sind. Wenn der Lenkverhaltensindikator 155 berechnete worden ist, kann er zur Regelung des Dynamikzustands des Fahrzeugs 10 verwendet werden. Daraufhin wird der geschätzte Lenkverhaltensindikator 155 durch die Regeleinheit 110 verwendet, um die Regelung des Regelsystems 120 zu beeinflussen. Diese Regelung wird vorzugsweise durch einen Regelausgabeabschnitt 170 der Regeleinheit 110 ausgeführt, der so beschaffen ist, dass er Regelbefehlsausgaben von der Regeleinheit 110 an die Regelsysteme 120 liefert. Der Regelausgabeabschnitt 170 der Regeleinheit steht in Signalkommunikation mit dem Regelsystem 120. Diese Signalkommunikation kann irgendein geeignetes Kommunikationsmittel oder -verfahren umfassen, ist vorzugsweise aber ein Datenbus 175, der so beschaffen ist, dass er eine doppelt gerichtete Kommunikation zwischen der Regeleinheit 110 und dem Regelsystem 120 liefert.
Wie wieder in 2 gezeigt ist, ist das Regelsystem 120 so beschaffen, dass es mit der Regeleinheit 110 kommuniziert und in Reaktion auf den geschätzten Lenkverhaltensindikator 155 eine Regelung des Dynamikzustands des Fahrzeugs 10 liefert. Die durch das Regelsystem 120 gelieferte Regelung des Dynamikzustands des Fahrzeugs 10 kann irgendeine Regelung des Dynamikzustands sein, die unter Verwendung des Lenkverhaltensindikators 155 erhalten werden kann, ist vorzugsweise aber eine Gierregelung. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst eine Regelung des Fahrzeugs 10 ein Gierregelsystem 180, das einen Gierregelabschnitt der Regeleinheit 110 oder eine getrennte Regelung umfassen kann, die so beschaffen ist, dass sie mit der Regeleinheit 110 kommuniziert und in Reaktion auf den Lenkverhaltensindikator 155 eine Regelung des Dynamikzustands des Fahrzeugs 10, in diesem Fall der Gierrate, liefert. Das Gierregelsystem 180 nutzt die Fahrzeuggeschwindigkeitseingabe 62, die Lenkwinkeleingabe 68 und den Lenkverhaltensindikator 155 in Verbindung mit der allgemeinen Lenkgleichung, um eine Referenzgierrate 185 zu bestimmen. Die Differenz zwischen der Referenzgierrate 185 und der Ist-Gierrate 78 bildet einen Gierratenfehler 190. Die Gierregelung des Fahrzeugs 10 wird unter Verwendung von Regelsystemen 120 ausgeführt, die die Regelung des Fahrzeugdynamikzustands und dynamischer Zustandsparameter beeinflussen, um den Gierratenfehler 190 zu minimieren. Dieser allgemeine Typ einer Gierregelung anhand eines Gierratenfehlers ist herkömmlich, wobei aber herkömmliche Gierregelungen, die auf dem Gierratenfehler beruhen, einen festen Wert oder mehrere Werte für den Lenkverhaltensindikator nutzen, der bzw. die dem Fahrzeug 10 allgemein in Verbindung mit seiner Herstellung zugeordnet worden ist bzw. sind. Dies betrifft auch weitere herkömmliche Fahrzeugregelungen wie etwa verschiedene VSE-Systeme, die den Lenkverhaltensindikator K_μ und die allgemeine Lenkgleichung nutzen, da es zuvor unmöglich war, einen Echtzeitwert für den Lenkverhaltensindikator zu bestimmen. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sie die genaue Berechnung des Lenkverhaltensindikators 155 in Echtzeit ermöglicht, so dass der Wert des Lenkverhaltensindikators 155 ständig auf Änderungen des Dynamikzustands einschließlich Änderungen, die sich auf Änderungen des Fahrzeugs und seiner Komponenten beziehen, Änderungen der dynamischen Kräfte auf das Fahrzeug im Zusammenhang mit der Fahrzeugbewegung und Änderungen der Betriebsbewegung eingestellt wird. Es wird davon ausgegangen, dass die Erfindung eine genauere Regelung von Fahrzeugen, die Regelungen nutzen, die auf der allgemeinen Lenkgleichung und auf dem Lenkverhaltensindikator beruhen, einschließlich zahlreicher Anpassungen und Änderungen davon ermöglicht.
Die Gierregelung 180 ist so beschaffen, dass sie den Lenkverhaltensindikator 155 verwendet, der vorzugsweise kontinuierlich aktualisiert und neu berechnet wird, während das Fahrzeug 10 betrieben wird. Die Gierregelung des Fahrzeugs 10 kann dadurch beeinflusst werden, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit, der Lenkwinkel oder der Wert des Lenkverhaltensindikators oder Kombinationen davon geändert werden. Diese Regelung kann durch ein einzelnes Regelsystem 120 oder durch mehrere Regelsysteme 120 geliefert werden. Zum Beispiel können durch das Bremssystem 32 oder durch das Vortriebsteilsystem 23 entweder durch eine Fahrereingabe in Reaktion auf eine Eingabeanforderung von der Regeleinheit oder vorzugsweise automatisch durch Anpassen des Bremssystems 32, des Vortriebsystems 23 oder beider z. B. Änderungen der Fahrzeuggeschwin digkeit beeinflusst werden, um in Reaktion auf einen durch die Regeleinheit 110 ausgelösten Befehl Änderungen vorzunehmen. Lenkwinkeländerungen können unter Verwendung des Lenksystems 26 entweder durch eine Fahrereingabe in Reaktion auf eine Eingabeanforderung von der Regeleinheit oder vorzugsweise automatisch durch Anpassen des Lenksystems 26, um Lenkwinkeländerungen in Reaktion auf einen Lenkwinkelbefehl, der unter Verwendung der Regeleinheit initialisiert worden ist, vorzunehmen, ausgeführt werden. Vorzugsweise umfasst das Regelsystem 120 wenigstens ein Regelsystem, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus dem Vortriebsregelsystem 23, aus dem Bremsregelsystem 32, aus dem Lenkregelsystem 26 und aus einem (nicht gezeigten) Federungsregelsystem, das so beschaffen ist, dass es automatisch die Einhaltung der Fahrzeugfederung und der auf die Straßenräder ausgeübten Kräfte regelt, besteht.
Außerdem kann die Regelung des Dynamikzustands durch Koordination der Regelung mehrerer dieser oder anderer Regelsysteme 120 ausgeführt werden. Weitere Regelsysteme 120, die so beschaffen sind, dass sie das Fahrzeug 10 in Reaktion auf den Lenkverhaltensindikator 155 in Übereinstimmung mit der Erfindung regeln, können verschiedene VSE-Systeme, Traktionsregelsysteme, ABS-Systeme, Gasregelsysteme, variable Lenkhilfesysteme, Lenksysteme mit variabler Übersetzung, AFS-Systeme und Systeme variabler Federung umfassen. Diese Regelung wird vorzugsweise unter Verwendung eines Regelsystems 120 oder mehrerer Regelsysteme 120 realisiert, durch die eine Regelung ausgeführt werden kann, um den Wert der Dynamikzustandseingaben und den Wert des geschätzten Lenkverhaltensindikators während nachfolgender Regelschleifen zu ändern. Vorzugsweise sind die Regelsysteme 120 so beschaffen, dass sie Regelbefehle empfangen und ausführen, die entweder ergänzend zu den durch einen Fahrer gelieferten Regelbefehlen oder unabhängig von ihnen sind.
Wie in den 1–7 gezeigt ist, umfasst die Erfindung außerdem ein Verfahren 200 zum Regeln eines Fahrzeugs 10. Das Verfahren 200 umfasst allgemein die folgenden Schritte: Abtasten 210 mehrerer Dynamikzustandsparameter, die sich auf den Dynamikzustand des Fahrzeugs 10 beziehen; Liefern 220 mehrerer Dynamikzustandseingaben an die Regeleinheit 110 im Fahrzeug 10, die so beschaffen ist, dass sie mehrere Regelschleifen (k) ausführt, wobei jede Dynamikzustandseingabe 135 einen Dynamikzustand des Fahrzeugs angibt; Berechnen 230 eines geschätzten Lenkverhaltensindikators (K ^_μ(k)) 155 unter Verwendung der Regeleinheit 110 und der Dynamikzustandseingaben 140 während jeder der mehreren Regelschleifen (k), so dass der geschätzte Lenkverhaltensindikator 155 so beschaffen ist, dass er eine Angabe des Lenkverhaltens des Fahrzeugs während des Dynamikzustands liefert; Speichern 240 von Informationen, die sich auf Dynamikzustandseingaben und den Schritt des Berechnens 230 des geschätzten Lenkverhaltensindikators für einen Teil der mehreren Regelschleifen beziehen; und Regeln 250 des Fahrzeugs in Reaktion auf den geschätzten Lenkverhaltensindikator 155.
Der Schritt des Abtastens 210 mehrerer Dynamikzustandsparameter in 4 kann unter Verwendung irgendeines Sensors oder einer Kombination von Sensoren ausgeführt werden, der so beschaffen ist bzw. die so beschaffen sind, dass alle Soll-Dynamikzustandsparameter abgetastet werden. Die spezifische Vielfalt der abzutastenden Dynamikzustandsparameter hängt von der genauen Ausführungsform des Schritts des Berechnens 230 und vom spezifischen Wesen der für diesen Schritt verwendeten Soll-Dynamikzustandseingaben 140 ab. Zum Beispiel sind die bevorzugten Sensoren in der hier beschriebenen Ausführungsform Raddrehzahlsensoren 46, 48, 50, 52, ein Lenkwinkelsensor 64, ein Gierraten sensor 70 und ein Querbeschleunigungssensor 74, die wie hier beschrieben Raddrehzahlsignale 54, 56, 58, 60, ein Lenkwinkelsignal 64, ein Gierratensignal 72 und ein Querbeschleunigungssignal 76 abtasten und erzeugen. Außerdem sollte der Schritt des Abtastens 210 umfassend verstanden werden, so dass er ebenfalls die Schätzung oder Berechnung eines Soll-Dynamikzustandsparameters entweder direkt oder indirekt aus einem anderen abgetasteten Parameter oder aus einer Kombination von Parametern oder unter Verwendung anderer Mittel oder Verfahren umfasst.
Außerdem umfasst das Verfahren 200 in den 1–7 den Schritt des Lieferns 220 mehrerer Dynamikzustandseingaben 145 an die Regeleinheit 110 im Fahrzeug 10. Die Dynamikzustandseingaben 145 können aus den den abgetasteten Dynamikzustandsparametern zugeordneten Sensorsignalen 135 erhalten werden. Diese Sensorsignale erhalten vorzugsweise eine geeignete Signalverarbeitung, um Dynamikzustandseingaben 145 zu erhalten, die sich auf die abgetasteten Dynamikzustandsparameter beziehen, die einer besonderen Regelschleife 130 zugeordnet sind. Zum Beispiel kann die Signalverarbeitung in der Regeleinheit 36 oder in einem getrennten Regelmodul oder in einer getrennten Regeleinheit, das bzw. die dem zugehörigen Signal zugeordnet ist und so beschaffen ist, dass die gewünschte Signalverarbeitung ausgeführt wird, um die Soll-Dynamikzustandseingabe 145 zu erhalten, ausgeführt werden. Zum Beispiel umfassen die zur Verwendung in Übereinstimmung mit dem Verfahren der Erfindung erhaltenen Dynamikzustandseingaben im Fall des Fahrzeugs 10 mit den Raddrehzahlsignalen 54, 56, 58, 60, dem Lenkwinkelsignal 66, dem Gierratensignal 72 und dem Querbeschleunigungssignal 76 die Fahrzeuggeschwindigkeitseingabe 62, die Lenkwinkeleingabe 68, die Gierrateneingabe 78 und die Querbeschleunigungseingabe 80, die in Übereinstimmung mit dem hier beschriebenen Verfahren 200 den Dynamikzustand des Fahrzeugs 10 angeben oder repräsentieren.
Wenn die Dynamikzustandseingaben 145 für eine besondere Regelschleife (k) bestimmt worden sind, enthält das Verfahren 200, wie in den 4 und 5 gezeigt ist, den Schritt des Berechnens 230 des geschätzten Lenkverhaltensindikators (K ^_μ(k)) 155. Die Berechnung repräsentiert eine Anpassung der allgemeinen Lenkgleichung an die Bestimmung einer Schätzung des Lenkverhaltensindikator 155 für das Untersteuern oder Übersteuern des Fahrzeugs über einen breiten Bereich des Dynamikzustands des Fahrzeugs einschließlich sowohl eines Beharrungslenkzustands als auch eines Übergangslenkzustands oder sowohl eines Beharrungskurvenfahrtzustands als auch eines Übergangskurvenfahrtzustands und einschließlich eines linearen und eines nichtlinearen Gebiets des Reifenverhaltens. Der geschätzte Lenkverhaltensindikator 155 wird unter Verwendung der Regeleinheit 110 und der Dynamikzustandseingaben 140 während jeder der mehreren Regelschleifen (k) durch Ausführen eines Computerregelalgorithmus 157 berechnet. Der Computerregelalgorithmus 157 ist so beschaffen, dass er einen Wert für den geschätzten Lenkverhaltensindikator 155 berechnet, der über den gesamten Dynamikzustandsbereich des Fahrzeugs 10 einschließlich sowohl eines Beharrungslenkzustands als auch eines Übergangslenkzustands oder sowohl eines Beharrungskurvenfahrtzustands als auch eines Übergangskurvenfahrtzustands sowie eines linearen und eines nichtlinearen Reifenverhaltens eine genaue Angabe des Lenkverhaltens des Fahrzeugs 10 liefert.
Der Schritt des Berechnens 230 des geschätzten Lenkverhaltensindikators 155 für eine besondere Regelschleife (k₀) umfasst allgemein das Aktualisieren des geschätzten Lenkverhaltensindikators 155 einer früheren Re gelschleife (K ^_μ(k_–1)) unter Verwendung eines Dynamikzustands-Korrekturterms (C(k₀)), der eine Funktion des Dynamikzustands des Fahrzeugs ist. Vorzugsweise wird die Aktualisierung des geschätzten Lenkverhaltensindikators 155 einer früheren Regelschleife (K ^_μ(k_–1)) unter Verwendung eines Dynamikzustands-Korrekturterms (C(k₀)) gemäß der folgenden Beziehung ausgeführt: K ^μ(k0) = Ku(k–1) + C(k0) (2)
Außerdem umfasst der Dynamikzustands-Korrekturterm (C(k₀)) vorzugsweise einen Schätzfehler (ε(k₀)), der sich auf die Berechnung des geschätzten Lenkverhaltensindikators für die Regelschleife bezieht. Ferner umfasst der Schätzfehler vorzugsweise einen Schätzfehlerwert der kleinsten Quadrate. Ferner wird der Schätzfehler vorzugsweise durch einen Schätzfehler-Korrekturfaktor
faktorisiert, der so beschaffen ist, dass er den Schätzfehler als eine Funktion des Fahrzeugdynamikzustands korrigiert. Der Dynamikzustands-Korrekturterm kann wie folgt ausgedrückt werden:
Außerdem ist der Dynamikzustands-Korrekturterm eine Funktion eines Gewichtungsfaktors (α(k)), der sich als eine Funktion des Dynamikzustands des Fahrzeugs 10 und folglich der Dynamikzustandseingaben 145 ändert. Der Gewichtungsfaktor kann als eine Funktion einer oder mehrerer Dynamikzustandseingaben 145 oder aus ihnen bestimmter Größen bestimmt werden. Vorzugsweise wird der Wert des Gewichtungsfaktors als eine Funktion der Fahrzeugquergeschwindigkeitsrate (V ._yd) und der Lenkwinkelrate (SAR), die der Regelschleife (k), für die der geschätzte Lenkverhaltensindikator 155 berechnet werden soll, zugeordnet sind, und der Kovarianz, die der Berechnung des geschätzten Lenkverhaltensindikators 155 einer früheren Regelschleife (k_–1), die vorzugsweise diejenige Regelschleife ist, die der interessierenden besonderen Regelschleife (k₀) unmittelbar vorausgeht, zugeordnet ist, bestimmt.
Außerdem umfasst das Verfahren 200 einen Schritt des Speicherns 240 von Informationen, die sich auf die Dynamikzustandseingaben 145 beziehen, und des Berechnens des geschätzten Lenkverhaltensindikators 155 für einen Teil der mehreren Regelschleifen. Dieser Schritt umfasst das Speichern bestimmter der Werte, die der Berechnung des geschätzten Lenkverhaltensindikators 155 zugeordnet sind, aus der interessierenden Regelschleife oder aus früheren Regelschleifen zur Verwendung bei der Berechnung des geschätzten Lenkverhaltensindikators 155 während nachfolgender Regelschleifen. Die besonderen zu speichernden Werte und die Dauer, für die sie gespeichert werden, sind eine Funktion des Schritts des Berechnens 230 des geschätzten Lenkverhaltensindikators 155 und der spezifischen Form der Rechenalgorithmen und der Fahrzeugdynamikgleichungen, die für die Berechnung genutzt werden. Der Schritt des Speicherns 240 von Informationen und die Dauer der Speicherung dieser Informationen können weiter aus der Ausführungsform des Verfahrens 200 und aus spezifischen hier für die Berechnung beschriebenen Beispielen verstanden werden.
Wenn der Lenkverhaltensindikator geschätzt worden ist, umfasst das Verfahren 200 außerdem den Schritt des Regelns 250 des Fahrzeugs unter Verwendung der Regeleinheit 110 in Reaktion auf den Wert des geschätzten Lenkverhaltensindikators 155. Die Regelung 250 kann durch Ausführen der Regelung unter Verwendung irgendeines der Fahrzeugregelsysteme 120, Teilsysteme oder Komponenten ausgeführt werden, die durch die Regeleinheit 110 geregelt werden können, um wie hier beschrie ben den Dynamikzustand des Fahrzeugs 10 und die Dynamikzustandseingaben 145 sowie den Wert des Lenkverhaltensindikators 155 entweder während einer gegebenen Regelschleife oder während einer nachfolgenden Regelschleife (k_{+1 ... + n}) oder während nachfolgender Regelschleifen zu ändern.
Die folgende Beschreibung und die 5–7 veranschaulichen ein Beispiel oder eine Ausführungsform des Verfahrens 200 der Erfindung und des Schritts des Berechnens 230 des Untersteuer/Übersteuer-Verhaltensindikators einschließlich der Regelformeln, Algorithmen und weiterer Beziehungen im Zusammenhang mit diesem Schritt. Die in dieser Ausführungsform für eine gegebene Regelschleife (k₀) genutzten Dynamikzustandseingaben 145 umfassen die Fahrzeuggeschwindigkeit 62 (V_x(k₀)), die Gierrate 78 (ψ .(k₀)), den Lenkwinkel 68 (δ_f(k₀)) und eine Querbeschleunigung 80 (a_y(k₀)). Es folgt die hier verwendete Terminologie zur Berechnung des Untersteuer/Übersteuer-Verhaltensindikators unter Verwendung dieser Dynamikzustandseingaben, wobei Bezugnahmen auf ein ”Register” ein Speicherregister oder mehrere Speicherregister oder ein anderes Informationsspeichermittel oder eine andere Informationsspeichervorrichtung umfassen soll, die sich für den Schritt des Speicherns 240 von Informationen, die der erwähnten Größe zugeordnet sind, eignen:

”|V ._yd(k)|” ist ein Register, das die Absolutwerte der Fahrzeugquergeschwindigkeitsrate (m/s²) für mehrere Regelschleifen (k) enthält;
”V_x(k)” ist ein Register, das die Fahrzeuggeschwindigkeit (km/h) für mehrere Regelschleifen (k) enthält;
”a_y(k)” ist ein Register, das die Querbeschleunigung (g) des Fahrzeugs für mehrere Regelschleifen (k) enthält;
ist ein Register, das einen Fahrzeuggeschwindigkeits-Schwellenwert (m/s), z. B. 2,77 (m/s), enthält;
”ψ .(k)” ist ein Register, das die Ist-Fahrzeuggierrate (°/s) für mehrere Regelschleifen (k) enthält;
”δ_f(k)” ist ein Register, das den Ist-Lenkwinkel anhand der Fahrereingabe (°) enthält, die einen Lenkradeinschlagwinkel umfasst, wobei die Lenkungseingabe durch ein Lenkrad für mehrere Regelschleifen (k) geliefert wird;
”L” ist ein Register, das den Radstand (m) des Fahrzeugs enthält;
”SA_TH” ist ein Register, das einen ersten Lenkwinkelschwellenwert (°), z. B. 10°, enthält;
”|SAR(k)|” ist ein Register, das den Absolutwert der Ableitung des Lenkradeinschlagwinkels (°/s) des Fahrzeugs für mehrere Regelschleifen (k) enthält;
ist ein Register, das einen ersten Schwellenwert, der sich auf die Ableitung des Fahrzeuglenkwinkels (°/s) bezieht, z. B. 10°/s, enthält;
ist ein Register, das einen zweiten Schwellenwert, der sich auf die Ableitung des Fahrzeuglenkradeinschlagwinkels (°/s) bezieht, z. B. 40°/s, enthält;
ist ein Register, das einen Quergeschwindigkeitsschwellenwert (m/s²), z. B. 2,4 m/s², enthält;
”T(k₀)” ist ein Register, das ein Regelabtastwertintervall der Regelschleife (ms), z. B. 10 ms, enthält;
”t₁(k₀)” ist ein Register, das eine akkumulierte Zeit von einem ersten Zeitgeber (”Zeitgeber 1”) enthält, der so beschaffen ist, dass er die Zeitdauer misst, während der die Bedingung 2 (siehe 6) erfüllt ist;
ist ein Register, das eine Schwellenwertzeit für den ersten Zeitgeber (ms), z. B. 500 ms, enthält;
”Merker 1” ist ein Register, das einen ersten Merker enthält, der auf dem Wert von t₁(k₀) beruht;
”t₂(k₀)” ist ein Register, das eine akkumulierte Zeit von einem zweiten Zeitgeber (”Zeitgeber 2”) enthält, der so beschaffen ist, dass er die Zeitdauer misst, während der die Bedingung 4 (7) erfüllt ist;
ist ein Register, das eine Schwellenwertzeit für den zweiten Zeitgeber, z. B. 500 ms, enthält;
”P_TH” ist ein Register, das einen Kovarianzschwellenwert, z. B. 10^–3, enthält;
”α₁” ist ein Register, das einen ersten Wert des Gewichtungsfaktors, z. B. 1,0, enthält;
”α₂” ist ein Register, das einen zweiten Wert des Gewichtungsfaktors, vorzugsweise einen Wert, der in Übereinstimmung mit dem hier beschriebenen Verfahren 400 berechnet wurde, enthält;
”α₃” ist ein Register, das einen dritten Wert des Gewichtungsfaktors, z. B. 0,998, enthält;
”α₄” ist ein Register, das einen vierten Wert des Gewichtungsfaktors, z. B. 0,995, enthält;
”α” ist ein Fahrzeuggewichtungsfaktor, der vorzugsweise eine Konstante ist und vorzugsweise empirisch für ein besonderes Fahrzeug bestimmt wird, z. B. 0,999; und
”||” bezeichnet einen ”Absolutwert”-Operator.

Anhand von 5 wird nun in der folgenden Reihe von Schritten eine Übersicht über die bevorzugte Ausführungsform eines Verfahrens 300 für den Schritt des Berechnens 230 des geschätzten Lenkverhaltensindikators 155 für eine Regelschleife (k₀) beschrieben.
Das Verfahren 300 umfasst einen ersten Schritt des Berechnens 310 der Quergeschwindigkeitsrate (V ._yd(k₀)) gemäß der folgenden Beziehung: V .yd(k0) = (ψ ./(k0)/57.3)(Vx(k0)/3.6) – αy(k0)(9.81) (4)
Außerdem umfasst das Verfahren 300 einen zweiten Schritt des Berechnens 320 einer geschätzten Ableitung des Lenkradeinschlagwinkels oder einer Lenkradeinschlagwinkelrate (SAR_est(k₀))(°/s) für die Regelschleife (k₀) gemäß der folgenden Beziehung:
wobei: SAest(k0) = (1 – T(k0)(g1))(SAest(k–1)) + T(k0)(g1)(δf(k0)) + T(k0)(SARest(k–1)); (6) g1 = 2(ζ)(2π(fn)); g2 = (2π(fn))2;und:

fn: ein Frequenzkoeffizient, z. B. 2 Hz, ist;
ζ: ein Dämpfungskoeffizient, z. B. 0,707, ist;
T(k₀): ein Abtastzeitintervall der Regelschleife (k₀), z. B. 10 ms, ist;
k₀: eine der mehreren Regelschleifen ist,
k_–1: eine erste frühere Regelschleife ist, wobei k₁ k₀ vorausgeht,
k_–2: eine zweite frühere Regelschleife ist, wobei k₂ k₁ vorausgeht,
δ_f(k₀): die Lenkradeinschlagwinkeleingabe für die Regelschleife (k₀) ist,
SA_est(k₀): ein Lenkwinkelschätzwert für die Regelschleife (k₀) ist;
SA_est(k_–1): ein Lenkwinkelschätzwert für die Regelschleife (k_–1) ist; und
SAR_est(k_–1): die geschätzte Ableitung des Lenkradeinschlagwinkels für die Regelschleife (k_–1) ist.

Die allgemeine Lenkgleichung kann in der folgenden Form umgeschrieben werden: Kμ(k0)Vx(k0)αy(k0) = δf(k0)Vx(k0) – Lψ .(k0); (7)wobei die folgenden Variablen berechnet werden können: γ(k0) = δf(k0)Vx(k0) – Lψ(k0); (8) ξ(k0) = αy(k0)Vx(k0). (9)
Somit kann die allgemeine Lenkgleichung in der folgenden Form geschrieben werden: γ(k0) = ξ(k0)Kμ(k0). (10)
Wenn diese Variablen berechnet worden sind, umfasst das Verfahren 300 das Berechnen 330 des Schätzfehlers, der sich auf die Berechnung des geschätzten Lenkverhaltensindikators (k₀) bezieht. Der Schätzwert ist vorzugsweise ein Fehler, der unter Verwendung eines Verfahrens der kleinsten Fehlerquadrate gemäß der folgenden Beziehung berechnet wird: ε(k0) = γ(k0) – ξ(k–1)K ^μ(k–1), (11) wobei K ^_μ(k_–1) der geschätzte Lenkverhaltensindikator des Untersteuerns oder Übersteuerns einer früheren Regelschleife (k_–1) ist, die vorzugsweise diejenige Regelschleife ist, die der Regelschleife (k₀) unmittelbar vorausgeht.
Wenn der Schätzfehler berechnet worden ist, umfasst das Verfahren 300 einen vierten Schritt des Bestimmens 340 eines Gewichtungsfaktors (α(k)), der den Dynamikzustand des Fahrzeugs 10 und die Dynamikzustandsangabeparameter angibt und eine Funktion von ihnen ist. Im Folgenden wird ein Verfahren 400 zur Bestimmung 340 des Gewichtungsfaktors ausführlicher beschrieben.
Wenn der Gewichtungsfaktor berechnet worden ist, umfasst das Verfahren 300 einen fünften Schritt des Berechnens 350 des geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Verhaltensindikators 155 für eine Regelschleife (k₀) durch Aktualisieren eines früheren Werts des Indikators (K_μ(k_–1)) 155 aus einer früheren Regelschleife (k_–1) gemäß der folgenden Beziehung:
wobei der Schätzfehler ebenfalls durch einen Schätzfehler-Korrekturfaktor
faktorisiert wird, der so beschaffen ist, dass er den Schätzfehler als eine Funktion des Fahrzeugdynamikzustands korrigiert, wobei er vorzugsweise gemäß der folgenden Beziehung berechnet wird:
wobei Folgendes gilt:

k₀: ist eine der mehreren Regelschleifen;
k_–1: ist eine erste frühere Regelschleife, wobei k₁ k₀ vorausgeht;
k_–2: ist eine zweite frühere Regelschleife, wobei k₂ k₁ vorausgeht;
L: umfasst einen Radstand des Fahrzeugs;
P(k_–1): ist ein Kovarianzterm, der für die erste frühere Regelschleife berechnet wird;
P(k_–2): ist ein Kovarianzterm, der für die zweite frühere Regelschleife berechnet wird;
α(k_–1): ist ein Gewichtungsfaktor, der für die erste frühere Regelschleife bestimmt wird;
α(k_–2): ist ein Gewichtungsfaktor, der für die zweite frühere Regelschleife bestimmt wird.

Die Kovarianz für die erste frühere Regelschleife (P(k_–1)) wird vorzugsweise gemäß der folgenden Beziehung berechnet:
wobei die Kovarianz für die zweite frühere Regelschleife (P(k_–2)) unter Verwendung dieser Beziehung mit einer geeigneten Substitution berechnet werden kann.
Die Variable α(k) umfasst den Gewichtungsfaktor, der in den vorangehenden Ausdrücken verwendet worden ist. Da ein Ziel dieser Erfindung die Schätzung des Lenkverhaltensindikators 155 oder genauer eines Untersteuer-/Neutralsteuer-/Übersteuer-Verhaltensindikators für alle Dynamikzustände des Fahrzeugs 10 einschließlich des Beharrungslenkzustands und des Übergangslenkzustands sowie des linearen und des nichtlinearen Reifenverhaltens ist, muss die obige Schätzfunktion so beschaffen sein, dass sie ununterbrochen in allen Dynamikzuständen des Fahrzeugs verfolgt. Wie zu sehen ist, liefert der obige Algorithmus eine äußerst schnelle Anfangskonvergenz zur Lösung der allgemeinen Lenkgleichung, die erforderlich ist, wenn das Fahrzeug in dem Beharrungslenkzustand ist, falls der Wert von α gleich 1 gesetzt wird. Dagegen ist α = 1 für den Übergangszustand ungeeignet, wenn das Fahrzeug in einem Übergangslenkzustand ist, da die Kovarianz (P(k)) in diesem Fall schnell gegen null konvergiert und die Schätzfunktion abschaltet. Falls α auf einen geeigneten Wert kleiner als 1 eingestellt wird und das Fahrzeug einen Übergangslenkzustand feststellt, so dass eine plötzliche Änderung des Untersteuer/Übersteuer-Verhaltens des Fahrzeugs 10 auftritt, nimmt das Quadrat des Schätzfehlers (ε(k)²) zu, wobei P(k) schnell zunimmt. In diesem Fall kann der geschätzte Lenkverhaltensindikator 155 berechnet oder bestimmt werden und anhand des Werts des geschätzten Lenkverhaltensindikators 155 eine schnelle Anpassung und Regelung eines geeigneten Regelsystems 120 stattfinden. Nach der Anpassung und Regelung durch eine geeignete Fahrzeugregelung nimmt das Quadrat des Fehlers (ε(k)²) ab, wobei der Wert von α vorzugsweise auf einen Wert in der Nähe von 1 zurückkehren sollte.
Die 6 und 7 veranschaulichen ein Verfahren 400 für den Schritt des Bestimmens 340 des Gewichtungsfaktors, um an den gesamten Dynamikzustand des Fahrzeugs 10 einschließlich des Übergangslenkzustands und des Beharrungslenkzustands sowie eines linearen und nichtlinearen Reifenverhaltens anzupassen.
Der Wert von α(k) wird vorzugsweise unter Verwendung eines Verfahrens 400 berechnet, das die folgenden Schritte umfasst, wobei sich der Gewichtungsfaktor α(k₀) als eine Funktion des Fahrzeugdynamikzustands und ferner als eine Funktion eines vorgegebenen Dynamikzustandsangabeparameters ändert.
Das Verfahren 400 umfasst einen ersten Schritt des Auswählens 410 eines vorgegebenen Dynamikzustandsangabeparameters. Der vorgegebene Dynamikzustandsangabeparameter umfasst vorzugsweise mehrere Dynamikzustandsangabeparameter, die die Quergeschwindigkeitsrate (V ._yd(k₀)), die Lenkwinkelrate (SAR(k₀)) und eine Kovarianz P(k_–1) der früheren Schleife, die sich auf die Berechnung des geschätzten Lenkverhaltensindikators der früheren Schleife beziehen, umfasst. Dies sind die Parameter, die den Dynamikzustand des Fahrzeugs 10 angeben und als eine Grundlage zur Bestimmung des Werts des Gewichtungsfaktors und somit der Regelung des Werts der Schätzfunktion verwendet werden. Der Gewichtungsfaktor wird durch die Verwendung von Bedingungstests bestimmt, die diesen Parametern zugeordnet sind.
Das Verfahren 400 umfasst einen zweiten Schritt des Auswählens 420 eines Schwellenwerts des Dynamikzustandsangabeparameters oder der Dynamikzustandsangabeparameter. Vorzugsweise umfasst der Schritt 420 das Auswählen eines Kovarianzschwellenwerts (P_TH), eines Quergeschwindigkeitsraten-Schwellenwerts
eines ersten Lenkwinkelraten-Schwellenwerts
eines zweiten Lenkwinkelraten-Schwellenwerts
eines ersten Zeitgeberzählwert-Schwellenwerts
und eines zweiten Zeitgeberzählwert-Schwellenwerts
Das Verfahren 400 umfasst einen dritten Schritt des Initialisierens 430 eines ersten Zeitgebers auf einen ersten Zeitgeberanfangswert und eines zweiten Zeitgebers auf einen zweiten Zeitgeberanfangswert. Der erste Zeitgeber und der zweite Zeitgeber sind jeweils so beschaffen, dass sie Zeitintervalle innerhalb einer besonderen Regelschleife (k) messen. Vor zugsweise ist der Anfangswert sowohl für den ersten Zeitgeber als auch für den zweiten Zeitgeber null.
Das Verfahren 400 umfasst einen vierten Schritt des Einstellens 440 des Werts des Gewichtungsfaktors auf einen ersten Wert (α₁(k)). Vorzugsweise ist α₁(k) = 1,0, so dass der Algorithmus zur Berechnung des geschätzten Lenkverhaltensindikators schnell gegen eine Beharrungslenkzustandslösung konvergiert, während der Schätzfehler-Korrekturfaktor gegen null geht.
Das Verfahren 400 umfasst einen fünften Schritt des Bestimmens 450 einer ersten Bedingung (Bedingung 1), die erfüllt ist, falls |SAR(k₀)| ≤ SAR_TH1 ist. Falls die erste Bedingung erfüllt ist, schreitet das Verfahren 400 damit fort, dass es den ersten Zeitgeber (Zeitgeber 1) inkrementiert 425, während die erste Bedingung erfüllt ist, um den Zählwert (t₁(k₀)) des ersten Zeitgebers zu bestimmen, während es zum Schritt 430 des Initialisierens des ersten Zeitgebers und des zweiten Zeitgebers zurückkehrt 454, falls die erste Bedingung nicht erfüllt ist oder wird. Obgleich es für das Verfahren der Erfindung möglich und akzeptabel ist, wie etwa durch eine geeignete Analyse und Verarbeitung des Lenkwinkelsignals direkt eine Ableitung (SAR(k₀)) des Lenkwinkels (SA(k₀)) zu erhalten, wird vorzugsweise aus den Lenkwinkelinformationen (SA(k)) eine geschätzte Lenkwinkelrate (SAR_est(k₀)) berechnet. Da die meisten kommerziell verfügbaren Lenkwinkelsensoren nicht ebenfalls die Lenkwinkelrate liefern, so dass sie häufig nicht leicht verfügbar ist, ist dies bevorzugt. Ein bevorzugtes Verfahren der Bestimmung von SAR_est(k₀) ist hier in Verbindung mit Gleichung 5 gezeigt.
Das Verfahren 400 umfasst einen sechsten Schritt des Bestimmens einer zweiten Bedingung (Bedingung 2), wobei die zweite Bedingung erfüllt ist, falls
gilt. Diese Bestimmung kann dadurch ausgeführt werden, dass ein erster Wert eines ersten Merkers (Merker 1) gesetzt wird 462, falls die Bedingung 2 erfüllt ist, während ein zweiter Wert eines ersten Merkers gesetzt wird 464, falls die Bedingung 2 nicht erfüllt ist.
Das Verfahren 400 umfasst einen siebenten Schritt des Bestimmens 470 einer dritten Bedingung (Bedingung 3), die erfüllt ist, falls die zweite Bedingung erfüllt ist (d. h.
oder P(k_–1) ≥ P_TH ist oder
Falls die dritte Bedingung erfüllt ist, wird das Verfahren 400 mit einem achten Schritt fortgesetzt, der das Berechnen 480 eines zweiten Werts für den Gewichtungsfaktor (α₂(k₀)) als eine Funktion des Schätzfehlers, der Querbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit umfasst. Der Schritt des Berechnens eines zweiten Werts für den Gewichtungsfaktor (α₂(k₀)) wird vorzugsweise gemäß der folgenden Beziehung ausgeführt:
wobei:

α': ein Fahrzeuggewichtungsfaktor ist.

Ein typischer Wert des Gewichtungsfaktors ist etwa 0,99. Der Fahrzeuggewichtungsfaktor kann bestimmt oder empirisch durch bekannte Verfahren, z. B. durch Vergleich des Werts des geschätzten Lenkverhaltensindikators und den Bedingungen, unter denen der Ist-Lenkverhaltensindikator berechnet werden kann, eingestellt werden.
Falls die dritte Bedingung nicht erfüllt ist, wird das Verfahren 400 mit einem neunten Schritt fortgesetzt, der das Bestimmen 490 einer vierten Bedingung (Bedingung 4) umfasst, die erfüllt ist, falls
ist. Falls die vierte Bedingung erfüllt ist, wird das Verfahren 400 durch Inkrementieren 492 des ersten Zeitgebers (Zeitgeber 1) fortgesetzt, während die vierte Bedingung erfüllt ist, um einen zweiten Zeitgeberzählwert (t₂(k₀)) zu bestimmen, wobei zum Schritt 430 der Initialisierung des zweiten Zeitgebers zurückgekehrt wird 494, falls die vierte Bedingung nicht erfüllt ist oder wird.
Falls die vierte Bedingung erfüllt ist, wird das Verfahren mit einem neunten Schritt fortgesetzt, der das Inkrementieren des zweiten Zeitgebers umfasst, während die vierte Bedingung erfüllt ist, um einen zweiten Zeitgeberzählwert (t₂(k₀)) zu bestimmen. Falls die vierte Bedingung nicht erfüllt ist oder wird, wird das Verfahren mit einem zehnten Schritt fortgesetzt, in dem der zweite Zeitgeber auf seinen Anfangswert zurückgesetzt wird.
Falls die vierte Bedingung erfüllt ist, wird das Verfahren nach dem Inkrementieren des zweiten Zeitgebers mit einem Schritt fortgesetzt, der das Bestimmen 500 einer fünften Bedingung (Bedingung 5) umfasst, während die vierte Bedingung erfüllt ist, wobei die fünfte Bedingung erfüllt ist, falls
ist. Falls die fünfte Bedingung erfüllt ist, wird das Verfahren 400 mit einem Schritt des Einstellens 502 des Werts des Gewichtungsfaktors auf einen dritten Wert (α(k₀) = α₃) fortgesetzt, wobei α₃ < α₁ ist. Falls die fünfte Bedingung nicht erfüllt ist, wird das Verfahren 400 mit einem Schritt fortgesetzt, der das Einstellen 504 des Werts des Gewichtungsfaktors auf einen vierten Wert (α(k₀) = α₄) umfasst. Häufig ist α₄ < α₃, wobei diese Beziehung aber nicht wesentlich für die Erfindung ist. Diese Werte können empirisch bestimmt werden und werden vorzugsweise in der Weise ausgewählt, dass verhindert wird, dass die Lenkverhaltens-Schätzfunktion unter der ihrer Auswahl zugeordneten Bedingung ausgeschaltet wird.
Wie in den 6 und 7 gezeigt ist, können diese Bedingungstests für die Regelschleife k₀ als eine Reihe von Bedingungslogikaussagen oder anderen Aussagen in einem Computerregelalgorithmus ausgeführt werden. Der Computerregelalgorithmus kann in der Regeleinheit ausgeführt werden.
Da das Verfahren 200 der Erfindung zur Berechnung des geschätzten Lenkverhaltensindikators 155 verschiedene Daten aus früheren Regelschleifen nutzt, ist klar, dass es während der ersten mehreren Regelschleifen, während der das Verfahren 200 verwendet wird, erwünscht sein kann, für diese Daten Anfangswerte zu liefern, um das Verfahren 200 unter Verwendung bekannter Techniken zur Ausführung dieser Initialisierung zu initialisieren.
Zusammengefasst betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schaffung einer integrierten Fahrzeugregelung eines Fahrzeugs über einen weiten Bereich des Fahrzeugdynamikbereichs einschließlich eines Beharrungslenkzustands und eines nichtstationären Lenkzustands sowie eines linearen und nicht linearen Reifenverhaltens anhand der allgemeinen Lenkgleichung unter Verwendung eines geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkverhaltensindikators. Das Verfahren und die Vorrichtung sind insbesondere so beschaffen, dass sie eine Gierregelvorrichtung und ein Gierregelverfahren schaffen. Der Lenkverhaltensindikator kann als eine Funktion bestimmter Fahrzeugdynamikzustandseingaben berechnet werden. Ein Gewichtungsfaktor für die Berechnung des Lenkverhaltensindikators wird als eine Funktion bestimmter Fahrzeugdynamikzustandsangabeparameter bestimmt.

Claims

Verfahren zum Regeln eines Fahrzeugs (10), wobei das Verfahren (200) die folgenden Schritte umfasst: Liefern (220) mehrerer Dynamikzustandseingaben an eine Regeleinheit (36, 110) in einem Fahrzeug (10), die so beschaffen ist, dass sie mehrere Regelschleifen ausführt, wobei jede Dynamikzustandseingabe einen Dynamikzustand des Fahrzeugs (10) angibt; Berechnen (230) eines geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) einer allgemeinen Lenkgleichung unter Verwendung der Regeleinheit (36, 110) und der Dynamikzustandseingaben während jeder der mehreren Regelschleifen; wobei der geschätzte Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizient (155) so beschaffen ist, dass er eine Angabe des Lenkverhaltens des Fahrzeugs (10) während des Dynamikzustands liefert; Speichern (240) von Informationen, die sich auf die Dynamikzustandseingaben und auf das Berechnen des geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) beziehen, für einen Teil der mehreren Regelschleifen; und Regeln (250) des Fahrzeugs (10) in Reaktion auf den geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen eines geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) für eine Regelschleife das Aktualisieren ei nes geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) einer früheren Regelschleife unter Verwendung eines Dynamikzustands-Korrekturterms umfasst, der eine Funktion des Dynamikzustands des Fahrzeugs (10) ist, basierend auf den für einen Teil der mehreren Regelschleifen gespeicherten Informationen, die sich auf die Dynamikzustandseingaben und auf das Berechnen des geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) beziehen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dynamikzustands-Korrekturterm eine Funktion eines Gewichtungsfaktors ist, der sich als eine Funktion des Fahrzeugdynamikzustands ändert.
Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch das Bestimmen des Gewichtungsfaktors als eine Funktion eines vorgegebenen Dynamikzustandsangabeparameters.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Dynamikzustandsangabeparameter eine Quergeschwindigkeitsrate, eine Lenkwinkelrate und eine Kovarianz einer früheren Regelschleife, die sich auf das Berechnen des geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) der früheren Regelschleife bezieht, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Regeln des Fahrzeugs (10) das Liefern einer Ausgabe von der Regeleinheit (36, 110) an ein Gierregelsystem (180) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gierregelsystem (180) aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Vortriebsteilsystem (23), einem Lenkteilsystem (26), einem Bremsteilsystem (32) und einem Federungsteilsystem besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen eines geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) für eine Regelschleife (k₀) das Aktualisieren eines geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) einer früheren Regelschleife (K ^_μ(k_–1)) unter Verwendung eines Dynamikzustands-Korrekturterms (C(k₀)) umfasst, der gemäß der Beziehung: K ^μ(k0) = K ^u (k–1) + C(k0)eine Funktion des Dynamikzustands des Fahrzeugs (10) ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dynamikzustands-Korrekturterm einen Schätzfehler umfasst, der sich auf das Berechnen des geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) für die Regelschleife bezieht.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzfehler durch einen Schätzfehler-Korrekturfaktor faktorisiert wird, der so beschaffen ist, dass er den Schätzfehler als eine Funktion des Fahrzeugdynamikzustands korrigiert.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzfehler-Korrekturfaktor eine Funktion eines Gewichtungsfaktors ist, der sich als eine Funktion des Fahrzeugdynamikzustands ändert.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dynamikzustandseingaben eine Fahrzeuggeschwindigkeit (62), eine Gierrate (78), einen Lenkwinkel (68) und eine Querbeschleunigung (80) umfassen.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen des geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) K ^_μ(k₀) gemäß der folgenden Beziehung ausgeführt wird:
wobei ε(k0) = γ(k0) – ξ(k–1)K ^μ(k–1), γ(k0) = δf(k0)Vx(k0) – Lψ .(k0) ξ(k0) = αy(k0)Vx(k0),
ist und k₀ eine der mehreren Regelschleifen ist; k_–1 eine erste frühere Regelschleife ist, wobei k₁ k₀ vorausgeht; k_–2 eine zweite frühere Regelschleife ist, wobei k₂ k₁ vorausgeht; L einen Radstand des Fahrzeugs (10) umfasst; P(k_–1) ein Kovarianzterm ist, der für die erste frühere Regelschleife berechnet wird; P(k_–2) ein Kovarianzterm ist, der für die zweite frühere Regelschleife berechnet wird; α(k_–1) ein Gewichtungsfaktor ist, der für die erste frühere Regelschleife bestimmt wird; α(k_–2) ein Gewichtungsfaktor ist, der für die zweite frühere Regelschleife bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch das Bestimmen der Gewichtungsfaktoren als eine Funktion eines vorgegebenen Dynamikzustandsangabeparameters.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Dynamikzustandsangabeparameter eine Quergeschwindigkeitsrate, eine Lenkwinkelrate und eine Kovarianz einer früheren Regelschleife, die sich auf das Berechnen des geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) einer früheren Regelschleife bezieht, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Bestimmen der Quergeschwindigkeitsrate während der Regelschleife; Bestimmen der Lenkwinkelrate (SAR(k₀)) während der Regelschleife; und Bestimmen der Kovarianz der früheren Schleife.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen einer Lenkwinkelrate (SAR(k₀)) das Berechnen einer geschätzten Lenkwinkelrate (SAR_est(k₀)) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen der geschätzten Lenkwinkelrate gemäß der folgenden Beziehung ausgeführt wird: SARest(k0) = SARest(k–1) + Tk(g2)(δf(k0) – SAest(k0))wobei
g1 = 2(ζ)(2π(fn)), g2 = (2π(fn))2 und fn ein Frequenzkoeffizient ist; ζ ein Dämpfungskoeffizient ist;
ein Abtastzeitintervall der Regelschleife (k₀) ist; SA_est(k₀) ein Lenkwinkelschätzwert für die Regelschleife (k₀) ist; SA_est(k_–1) ein Lenkwinkelschätzwert für die Regelschleife (k_–1) ist; und SAR_est(k_–1) ein Lenkwinkelschätzwert für eine Regelschleife (k_–1) ist.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewichtungsfaktor α(k₀) für die Regelschleife k₀ einen Wert hat, der bestimmt wird durch: Auswählen eines Kovarianzschwellenwerts (P_TH), eines Quergeschwindigkeitsraten-Schwellenwerts
eines ersten Lenkwinkelraten-Schwellenwerts
eines zweiten Lenkwinkelraten-Schwellenwerts
eines ersten Zeitgeberzählwert-Schwellenwerts
und eines zweiten Zeitgeberzählwert-Schwellenwerts
Initialisieren eines ersten Zeitgebers auf einen ersten Zeitgeberanfangswert und eines zweiten Zeitgebers auf einen zweiten Zeitgeberanfangswert, Einstellen des Werts des Gewichtungsfaktors α(k₀) auf einen ersten Wert α₁(k₀); Bestimmen einer ersten Bedingung, die erfüllt ist, falls
ist, und Inkrementieren des ersten Zeitgebers, während die erste Bedingung erfüllt ist, um einen ersten Zeitgeberzählwert (t₁(k₀)) zu bestimmen, falls die erste Bedingung erfüllt ist, und Zurückkehren zur Initialisierung des ersten Zeitgebers und des zweiten Zeitgebers, falls die erste Bedingung nicht erfüllt ist oder wird; Bestimmen einer zweiten Bedingung, während die erste Bedingung erfüllt ist, wobei die zweite Bedingung erfüllt ist, falls t₁(k₀) ≥ t_1TH gilt; Bestimmen einer dritten Bedingung, die erfüllt ist, falls die zweite Bedingung erfüllt ist oder P(k_–1) > P_TH oder
ist; falls die dritte Bedingung erfüllt ist, Berechnen eines zweiten Werts (α₂(k₀)) für den Gewichtungsfaktor α(k₀) als eine Funktion des Schätzfehlers, der Querbeschleunigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit; falls die dritte Bedingung nicht erfüllt ist, Bestimmen einer vierten Bedingung, die erfüllt ist, falls
ist, und Inkrementieren des zweiten Zeitgebers, während die vierte Bedingung erfüllt ist, um einen zweiten Zeitgeberzählwert (t₂(k₀)) zu bestimmen, falls die vierte Bedingung erfüllt ist, während der zweite Zeitgeber auf seinen Anfangswert zurückgesetzt wird, falls die vierte Bedingung nicht erfüllt ist oder wird; falls die vierte Bedingung erfüllt ist, Bestimmen einer fünften Bedingung, während die vierte Bedingung erfüllt ist, wobei die fünfte Bedingung erfüllt ist, falls
ist, und Einstellen des Werts des Gewichtungsfaktors α(k₀) auf einen dritten Wert α₃(k₀), wobei α₃(k₀) < α₁(k₀) ist, falls die fünfte Bedingung erfüllt ist, und Einstellen des Werts des Gewichtungsfaktors α(k₀) auf einen vierten Wert α₄(k₀), falls die fünfte Bedingung nicht erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Berechnen eines zweiten Werts α₂(k₀) für den Gewichtungsfaktor α(k₀) gemäß der folgenden Beziehung ausgeführt wird:
wobei α' ein Fahrzeuggewichtungsfaktor ist
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass α1(k0) = 1 ist.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Regelns des Fahrzeugs (10) das Liefern einer Ausgabe von der Regeleinheit (36, 110) zu einem Gierregelsystem (180) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Gierregelsystem (180) aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Vortriebsteilsystem (23), einem Lenkteilsystem (26), einem Bremsteilsystem (32) und einem Federungsteilsystem besteht.
Integriertes Fahrzeugregelungssystem für ein Fahrzeug (10), wobei das integrierte Fahrzeugregelungssystem umfasst: eine Regeleinheit (36, 110), die so beschaffen ist, dass sie mehrere Regelschleifen ausführt und mehrere Dynamikzustandseingaben empfängt, die einen Dynamikzustand eines Fahrzeugs (10) während seines Betriebs angeben, wobei sie aus den Dynamikzustandseingaben einen Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) einer allgemeinen Lenkgleichung bestimmt, der dazu dient, während eines Dynamikzustands des Fahrzeugs (10) ein Untersteuer/Übersteuer-Lenkverhalten anzugeben; und ein Regelsystem (120), das so beschaffen ist, dass es mit der Regeleinheit (36, 110) kommuniziert und in Reaktion auf den Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) eine Regelung des Dynamikzustands des Fahrzeugs (10) liefert.
System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Dynamikzustandseingaben eine Geschwindigkeitseingabe, eine Gierrateneingabe, eine Lenkwinkeleingabe und eine Querbeschleunigungseingabe umfassen.
System nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der geschätzte Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizient (155) für eine Regelschleife durch Aktualisieren eines geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) einer früheren Regel schleife unter Verwendung eines Dynamikzustands-Korrekturterms bestimmt wird, der eine Funktion des Dynamikzustands des Fahrzeugs (10) ist.
System nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Dynamikzustands-Korrekturterm eine Funktion eines Gewichtungsfaktors ist, der sich als eine Funktion eines Dynamikzustandsangabeparameters ändert.
System nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Dynamikzustandsangabeparameter eine Quergeschwindigkeitsrate, eine Lenkwinkelrate und eine Kovarianz der früheren Regelschleife, die sich auf das Berechnen des geschätzten Untersteuer/Übersteuer-Lenkkoeffizienten (155) der früheren Regelschleife bezieht, umfasst.
System nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelsystem (120) ein Gierregelsystem (180) umfasst.
System nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Gierregelsystem (180) aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Vortriebsteilsystem (23), einem Lenkteilsystem (26), einem Bremsteilsystem (32) und einem Federungsteilsystem besteht.