DE102007008357A1 - Driving dynamics-control system, particularly for double-tracked motor vehicle, has one or multiple controlled actuators to determine lateral rigidity of tire - Google Patents

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Abstract

The driving dynamics-control system has one or multiple controlled actuators to determine the lateral rigidity of the tire. The lateral rigidity of the tire is determined with sufficient accuracy, and is considered for individual wheel or individual axle. The lateral rigidity of the tire is determined by the appropriately ascertained wheel lateral force and appropriately ascertained tire skew angle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrdynamik-Regelsystem für ein insbesondere zweispuriges Kraftfahrzeug mit mit Reifen ausgestatteten Rädern, wobei das Fahrdynamik-Regelsystem einen oder mehrere Aktuator(en) ansteuert, mit dem oder denen die Längsdynamik und/oder die Querdynamik und/oder die Vertikaldynamik des Kraftfahrzeugs veränderbar ist, wobei die Seitensteifigkeit der Rad-Reifen berücksichtigt wird. Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die EP 1 197 409 A2 verwiesen.The invention relates to a vehicle dynamics control system for a particular two-lane motor vehicle with wheels equipped with tires, wherein the vehicle dynamics control system one or more actuator (s) controls, with or which the longitudinal dynamics and / or the lateral dynamics and / or the vertical dynamics of the motor vehicle is variable, taking into account the lateral stiffness of the wheel tire. The technical environment is for example on the EP 1 197 409 A2 directed.

Die so genannten, heute an zweispurigen Kraftfahrzeugen im wesentlichen üblichen elektronischen Stabilitäts-Programme (ESP) können – als ein Fahrdynamik-Regelsystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 – die Fahrsicherheit des Fahrzeugs deutlich erhöhen, indem bei Erreichen eines unsicheren Fahrzustandes die Längsdynamik und die Querdynamik des Fahrzeugs direkt beeinflussende Eingriffe vorgenommen werden, d. h. es werden entweder radindividuell und vorzugsweise nur auf einer Seite des Fahrzeugs Bremsvorgänge und/oder an einer Fzg.-Achse geeignete Lenkvorgänge initiiert, mit Hilfe derer das Fahrzeug stabilisiert werden soll. Dabei liegt ein Regelkreis vor, derart, dass mittels geeigneter Aktuatoren der oder die Eingriffe solange durchgeführt wird oder werden, bis ein stabiler Fahrzustand erkannt ist.The so-called, today on two-lane motor vehicles essentially usual Electronic Stability Programs (ESP) can - as a vehicle dynamics control system according to the preamble of the claim 1 - significantly increase the driving safety of the vehicle, by upon reaching an unsafe driving condition, the longitudinal dynamics and the transverse dynamics of the vehicle directly influencing interventions made be, d. H. it will either be wheel-specific and preferably only On one side of the vehicle braking operations and / or on A steering axle initiated appropriate steering operations, with Help derer the vehicle to be stabilized. This is one Control circuit, such that by means of suitable actuators of or the interventions are or will be carried out until a stable driving condition is detected.

Dabei ist es jedoch durchaus möglich, dass durch das Fahrdynamik-Regelsystem weniger geeignete Aktuator-Eingriffe durchgeführt werden, unter anderem weil die aktuelle Seitensteifigkeit der Reifen (einzeln oder auf eine Achse bezogen), die auch als Schräglaufsteifigkeit bezeichnet wird, nicht mit hinreichender Genauigkeit berücksichtigt wird bzw. berücksichtigt werden kann. Grundsätzlich ist nämlich die Reifen-Seitensteifigkeit, die als Ableitung der vom einem Reifen übertragenen Seitenkraft nach dem zugehörigen Reifen-Schräglaufwinkel bzw. vereinfachend als Quotient aus der aktuellen Seitenkraft und dem zugehörigen Schräglaufwinkel definiert ist, bekanntermaßen vom Schräglaufwinkel des Reifens abhängig, d. h. insbesondere nicht konstant. Ferner weist die gemessene sog. Reifenkurve, in der die übertragbare Seitenkraft über dem Schräglaufwinkel dargestellt ist, einen hystereseförmigen Verlauf auf, der durch das Einlaufverhalten des Reifens und die Normalkraftdegression hervorgerufen wird. Weiterhin unterliegen die grundlegenden Eigenschaften des Reifens selbst stark schwankenden Einflüssen, wie Reifentyp und Reifenbauart, Temperatur, Fahr- oder Abrollgeschwindigkeit, Abnutzungsgrad, Reifendruck, usw.there However, it is quite possible that through the vehicle dynamics control system less suitable actuator interventions are performed, partly because the current lateral stiffness of the tires (individually or related to an axle), also called skew stiffness is not considered with sufficient accuracy will or can be considered. in principle is namely the tire lateral stiffness, as a derivative the transmitted from a tire lateral force after the associated tire slip angle or simplifying as a quotient of the current side force and the associated side force Slip angle is defined, known depending on the slip angle of the tire, d. H. especially not constant. Furthermore, the measured so-called. Tire curve in which the transmittable side force over the skew angle is shown, a hysteresis Course on, by the running-in behavior of the tire and the normal force degression is caused. Furthermore, subject to the basic characteristics Of the tire itself strongly fluctuating influences, such as tire type and tire type, temperature, driving or unwinding speed, Wear rate, tire pressure, etc.

Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.A Remedy for this problem to show, is an object of the present invention.

Die Lösung dieser Aufgabe ist für ein Fahrdynamik-Regelsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die mit hinreichender Genauigkeit ermittelten Reifen-Seitensteifigkeiten (= Schräglaufsteifigkeiten der Reifen) radindividuell oder achsindividuell im Regelsystem berücksichtigt werden, wobei diese Reifen-Seitensteifigkeiten aus der geeignet ermittelten Rad-Seitenkraft und dem jeweiligen, geeignet ermittelten Reifen-Schräglaufwinkel ermittelt werden. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The The solution to this problem is for a vehicle dynamics control system according to the preamble of claim 1, characterized in that the tire lateral stiffness determined with sufficient accuracy (= Skew stiffnesses of the tires) individually for each wheel or are considered individually in the control system, where these tire lateral stiffnesses from the suitably determined wheel side force and the respective suitably determined tire slip angle be determined. Advantageous training and further education are content the dependent claims.

Vorgeschlagen wird somit sowohl eine Erkennung der aktuellen Reifen-Seitensteifigkeiten entweder bezüglich jedes Reifens des Fahrzeugs individuell oder im Hinblick auf Lenkvorgänge zumindest für die mit den lenkbaren Rädern ausgestattete Achse individuell, als auch die Verwendung der erkannten bzw. geeignet ermittelten Reifen-Seitensteifigkeiten in der Fahrdynamik-Regelung. Damit können von der Fahrdynamik-Regelung mittels zumindest eines Aktuators ausgeführte Regeleingriffe gezielter und robuster erfolgen als bisher.proposed Thus, both a recognition of the current tire lateral stiffness either individually with respect to each tire of the vehicle or with regard to steering operations at least for the axle equipped with the steerable wheels, as well as the use of the recognized or suitably determined Tire lateral stiffness in the driving dynamics control. With that you can executed by the vehicle dynamics control by means of at least one actuator Control interventions are more targeted and robust than before.

Ein integriertes fahrdynamisches Regelkonzept beinhaltet im allgemeinen die Bausteine Fahrervorgabe, Sollmodell, Regler, Verteiler und schließlich das Fahrzeug selbst. Die Fahrervorgaben (bspw. ein vom Fahrer vorgegebener Lenkwinkel) werden im Sollmodell zu Sollgrößen (im Falle eines Lenkwinkels zu einer Gierrate) verarbeitet. Diese einzuhaltende Sollgröße wird mit der entsprechenden gemessenen Istgröße verglichen, woraufhin die festgestelte Regeldifferenz dem Regler zugeführt wird. Dieser muss entscheiden, welche Stellgröße erforderlich ist, um das durch das Sollmodell festgelegte gewünschte Verhalten des Fahrzeugs herzustellen. Anhand der ausgewählten Stellgröße, bei der es sich bspw. um ein für eine Stabilisierung des Fahrzeugs erforderliches Giermoment handeln kann, kann dann im genannten Verteiler dessen Aufteilung auf einen oder mehrere Aktuatoren, bspw. auf eine Vorderrad-Lenkung und eine Hinterrad-Lenkung, erfolgen. Dabei ist es im Hinblick auf eine sinnvolle Aufteilung äußerst vorteilhaft, wenn das Eingriffspotenzial der einzelnen Aktuatoren bekannt ist, d. h. wenn insbesondere bekannt ist, wie viel an zusätzlicher Seitenkraft an den einzelnen Reifen oder an den Reifen einer Achse zusammen betrachtet noch übertragen werden kann.One Integrated vehicle dynamics control concept generally includes the driver default, target model, controller, distributor and finally the Vehicle itself. The driver specifications (for example, a driver-specified Steering angle) become nominal values in the nominal model (in the case of a steering angle to a yaw rate) processed. These to be maintained target size is with the corresponding measured actual size compared, whereupon the ascertained control difference is fed to the controller. He has to decide which command value is required is the desired behavior defined by the target model of the vehicle. Based on the selected manipulated variable, which is, for example, to stabilize the Vehicle required yaw moment can act, can then in the mentioned Distribution of its distribution to one or more actuators, eg. on a front-wheel steering and a rear-wheel steering, done. It is extremely advantageous with regard to a sensible division, if the intervention potential of the individual actuators is known, d. H. in particular, if it is known how much extra Lateral force on the individual tires or on the tires of an axle considered together can still be transferred.

Vorliegend steht für die Verteilung der Regeleingriffe die Erkennung des Eingriffspotenzials in Fzg.-Querrichtung im Vordergrund. Es können die entsprechenden Rad-Seitenkräfte analysiert und es kann daraufhin noch vorhandenes Potenzial für entsprechende Aktuator-Eingriffe in die Dynamik des Fahrzeugs, insbesondere in dessen Querdynamik, abgeleitet werden. Vorzugsweise handelt es sich dabei um die Querdynamik direkt beeinflussende Aktuatoren, also Aktuatoren, die die Lenkwinkel der einzelnen Räder beeinflussen. Konkret kann also an einem zweispurigen, zweiachsigen Fahrzeug, bei dem sowohl die Vorderräder als auch die Hinterräder (letztere üblicherweise nur geringfügig) lenkbar sind, entschieden werden, ob vorrangig an der Hinterachse oder an der Vorderachse ein zusätzlicher Lenkwinkel zur Erzeugung bspw. des im vorangegangenen Absatz genannten Giermoments (als stabilisierende Stellgröße) eingestellt wird, bzw. bis zu welchem Wert ein Lenkwinkel eingestellt werden kann, ohne dass die Seitensteifigkeit der von dieser Einstellung betroffenen Reifen einen Minimalwert unterschreitet. Allgemein ausgedrückt kann bzw. können also bei einem erfindungsgemäßen Fahrdynamik-Regelsystem der oder die Aktuatoren derart angesteuert werden, dass die Seitensteifigkeit des oder der von dieser Ansteuerung betroffenen Reifen einen Minimalwert nicht unterschreitet. Insbesondere liegt dieser Minimalwert im Bereich des Wertes „Null". In diesem Sinne kann auch in den Fällen, in denen aufgrund einer Ansteuerung eines Aktuators die Reifen-Seitensteifigkeit dem Wert „Null" sehr nahe kommt, dieser Aktuator-Eingriff abgebaut oder zurückgenommen werden.In the present case, the recognition of the intervention potential in the vehicle transverse direction is the main focus for the distribution of the control interventions. The corresponding wheel lateral forces can be analyzed and potential for corresponding actuator interventions in the dynamics of the vehicle, in particular in its transverse dynamics, can then be derived. Preferably, this is the transverse dynamics directly influencing Aktu actuators, which influence the steering angles of the individual wheels. Concretely, therefore, on a two-lane, two-axle vehicle, in which both the front wheels and the rear wheels (the latter usually only slightly) are steerable, be decided whether primarily on the rear axle or on the front axle, an additional steering angle for generating eg. Of the previous Or to which value a steering angle can be adjusted without the lateral rigidity of the tires affected by this setting being below a minimum value. In general terms, the actuator (s) can thus be controlled in a driving dynamics control system according to the invention such that the lateral stiffness of the tire or tires affected by this control does not fall below a minimum value. In particular, this minimum value lies in the range of the value "zero." In this sense, even in those cases in which the tire lateral rigidity comes very close to the value "zero" due to activation of an actuator, this actuator engagement can be reduced or canceled.

Was die Ermittlung der erfindungsgemäß zu berücksichtigenden Reifen-Seitensteifigkeit mit hinreichender Genauigkeit betrifft, so ist dies auf unterschiedliche Arten möglich. Zum einen kann diese mit der sog. Sekantenmethode erfolgen, indem die Radseitenkraft einfach durch den Reifen-Schräglaufwinkel dividiert wird. Alternativ kann die Reifen-Seitensteifigkeit oder ein Rohsignal hierfür mittels der sog. Tangentenmethode bestimmt werden, indem die zeitliche Ableitung der Rad-Seitenkraft durch die zeitliche Ableitung des Reifen-Schräglaufwinkels dividiert wird.What the determination of the invention to be considered Tire lateral stiffness with sufficient accuracy, this is possible in different ways. On the one hand this can be done with the so-called secant method by the Radseitenkraft simply divided by the tire slip angle. Alternatively, the tire lateral stiffness or a raw signal be determined for this purpose by means of the so-called tangent method, by the temporal derivative of the wheel side force by the temporal Divide the tire slip angle is divided.

Beides wird im Folgenden unter Verweis auf die beigefügte 1 sowie auf die in der beigefügten 2 aufgeführten Gleichungen (2.1) und (2.2) näher erläutert, wobei in der beigefügten 3 die in den Gleichungen von 2 enthaltenen Formelzeichen kurz erläutert sind. In der bereits genannten 1 ist ein beispielhafter Kurven-Verlauf für die übertragbare Rad-Seitenkraft Fy (in Newton (N)) über dem Schräglaufwinkel α (in °) des Rades bzw. des Reifens dargestellt.Both will be described below with reference to the attached 1 as well as those in the attached 2 Equations (2.1) and (2.2) are explained in more detail in the attached 3 which in the equations of 2 are briefly explained. In the already mentioned 1 an exemplary curve profile for the transmittable wheel side force F y (Newton (N)) over the slip angle α (in °) of the wheel or the tire is shown.

Bei Anwendung der genannten Sekantenmethode zur Ermittlung der Reifen-Seitensteifigkeit wird angenommen, dass sich der Reifen linear verhält (vgl. die in 1 eingezeichnete, den Kurvenverlauf ersetzende Sekante), so dass sich die Steifigkeit einfach nach Gleichung (2.1) von 2 berechnet. Soll hingegen dem tatsächlichen nichtlinearen Verhalten der Fahrzeug-Reifen Rechnung getragen werden, so wird eine Bestimmung der aktuellen Reifen-Seitensteifigkeit mittels einer lokalen Ableitung vorgeschlagen, d. h. es wird mittels der sog. Tangentenmethode die Steigung der Tangenten (vgl. ebenfalls Darstellung in 1) im aktuellen Arbeitspunkt Fy(α) berechnet. Um das Problem der Ableitung von Fy nach α zu umgehen, wird die in Gleichung (2.2) wiedergegebene Aufspaltung vorgeschlagen, wonach die zeitliche Ableitung der Seitenkraft Fy durch die zeitliche Ableitung des Schräglaufwinkels α dividiert wird. Die zeitlichen Ableitungen sind einfach bestimmbar, bspw. bzw. vorzugsweise mittels eines Zustandsvariablenfilters 2. Ordnung.When using the said secant method for determining the tire lateral stiffness, it is assumed that the tire behaves in a linear manner (cf. 1 drawn, replacing the curve secant), so that the stiffness simply according to equation (2.1) of 2 calculated. If, on the other hand, the actual non-linear behavior of the vehicle tires is to be taken into account, a determination of the current tire lateral stiffness is proposed by means of a local derivation, ie the slope of the tangents is determined by means of the so-called tangent method (cf. 1 ) in the current operating point F y (α). In order to avoid the problem of the derivation of F y for α, the splitting described in equation (2.2) is proposed, according to which the time derivative of the side force F y is divided by the time derivative of the slip angle α. The time derivatives are easily determinable, for example, or preferably by means of a state variable filter 2nd order.

Die Berechnung nach der nichtlinearen Tangenten-Methode gemäß Gleichung (2.2) weist eine größere Spreizung der erkannten Steifigkeiten auf als die lineare Sekanten-Methode nach Gleichung (2.1), wodurch sich für erstgenannte eine genauere Ermittlung ergibt. Dieser Vorteil bedingt jedoch den Nachteil, dass die nichtlineare Berechnung durch die Bildung der zeitlichen Ableitungen empfindlicher gegenüber einem Signal-Rauschen ist, d. h. die Genauigkeit ist umso größer, je geringer das Messsignal verrauscht ist Unter Berücksichtigung dessen kann somit je nach der Genauigkeitsanforderung und Dynamikanforderung die jeweils besser geeignete Methode gewählt werden.The Calculation according to the nonlinear tangent method according to the equation (2.2) shows a larger spread of recognized Stiffnesses than the linear secant method according to equation (2.1), whereby for the former a more precise determination results. However, this advantage has the disadvantage that the non-linear Calculation more sensitive by the formation of time derivatives to signal noise, i. H. the precision is the greater the lower the measurement signal is noisy Taking into account, therefore, may vary depending on the Accuracy request and dynamic request each better appropriate method can be selected.

Abweichend von der Darstellung in 1 weist jedoch die reale Reifenkurve Fy(α) einen hystereseförmigen Verlauf auf, der durch die Effekte Einlaufverhalten und Normalkraftdegression hervorgerufen wird und der die Bestimmung der aktuellen Tangente erschweren kann. Die Reifeneigenschaften unterliegen bekanntlich stark schwankenden Einflüssen wie etwa Reifentyp und Reifenart, Temperatur, Abroll-Geschwindigkeit, Abnutzungsgrad, Reifendruck, etc. Daher kann unter gewissen Umständen eine modellbasierte Kompensation mit dem Ziel einer Reifenkurve ohne Hysterese ggf. nicht in ausreichender Güte möglich sein. Um in solchen Fällen ohne eine Kompensation des hystereseformigen Verlaufes auszukommen, wird eine im weiteren erläuterte Nachbearbeitung des mit der genannten Tangenten-Methode gewonnenen und hier sog. Rohsignals der Reifen-Seitensteifigkeit gemäß Gleichung (2.2) vorgeschlagen.Deviating from the illustration in 1 However, the real tire curve F y (α) has a hysteresis-shaped course, which is caused by the effects inlet behavior and normal force degression and can complicate the determination of the current tangent. The tire properties are known to be subject to strongly fluctuating influences such as tire type and type, temperature, rolling speed, degree of wear, tire pressure, etc. Therefore, under certain circumstances, a model-based compensation with the aim of a tire curve without hysteresis may not be possible in sufficient quality. In order to make do in such cases without compensation of hystereseformigen course, a subsequently explained post-processing of the obtained with said tangent method and here so-called. Rohsignals the tire lateral stiffness according to equation (2.2) proposed.

Für betragsmäßig sehr kleine Änderungen des Schräglaufwinkels α, d. h. wenn die zeitliche Ableitung des Rad-Schräglaufwinkels dem Wert „Null" nahe kommt, ergibt sich schließlich kein realistischer Wert mehr für die Reifen-Seitensteifigkeit, weshalb die „Steigungsermittlung" gemäß der Tangenten-Methode dann angehalten wird. Ein entsprechendes Schaltsignal hierfür sollte mit einem geringeren Zeitverzug als das zur Steigungsermittlung verwendete bestimmt werden. Da eine Filterung mit einer kleineren Zeitkonstanten ein stärker verrauschtes Signal liefert, sollte an dieser Stelle ein guter Kompromiss zwischen einer Dämpfung des Messrauschens und einem Zeitverzug eingestellt werden.For very small changes in the slip angle α, ie when the time derivative of the wheel slip angle comes close to the value "zero", eventually no realistic value for the tire side stiffness results, so the "slope determination" according to the tangent method then is stopped. A corresponding switching signal for this should be determined with a lesser delay than that used for slope determination. Since a filtering with a smaller time constant provides a more noisy signal, at this point a good compromise between attenuation of measurement noise and be set to a time delay.

Für betragsmäßig kleine Schräglaufwinkel α wird die Verwendung eines konstanten geeigneten Ersatzwertes für die Seitensteifigkeit vorgeschlagen, falls gleichzeitig die Änderungsgeschwindigkeit des Schräglaufwinkes, d. h. der Betrag der zeitlichen Ableitung des Rad-Schräglaufwinkels, gering ist. Hingegen sollte bei kleinen Schräglaufwinkeln α und bei gleichzeitig großem Betrag der zeitlichen Ableitung des Rad-Schräglaufwinkels, wenn somit ein hochdynamischer Vorgang und/oder ein Nulldurchgang des Schräglaufwinkels vorliegt, eine regelungstechnische Überblendung zwischen einem bzw. dem genannten Ersatzwert für die Reifen-Seitensteifigkeit und dem genannten Rohsignal durchgeführt werden. Da im übrigen das hier angenommene, prinzipielle Reifenverhalten nach 1 nur für den rollenden Reifen gültig ist, kann bei sehr geringen Abroll-Geschwindigkeiten des Reifens ebenfalls der bereits genannte Ersatzwert für die Reifen-Seitensteifigkeit verwendet werden. Dieser mehrfach genannte konstante Ersatzwert für die Reifen-Seitensteifigkeit kann für Reifen an der Vorderachse eines PKW's in der Größenordnung von 150.000 N/rad und für Reifen an der Hinterachse eines PKW's in der Größenordnung von 250.000 N/rad liegen. Im übrigen wird vorgeschlagen, die Änderungsrate der Reifen-Seitensteifigkeit regelungstechnisch betragsmäßig zu begrenzen, um zu starke Sprünge abzufangen.For small amounts slip angle α α is proposed the use of a constant suitable substitute value for the lateral stiffness, if at the same time the rate of change of the slip angle, ie the amount of time derivative of the wheel slip angle is small. On the other hand should at small slip angles α and at the same time large amount of time derivative of the wheel slip angle, if there is a highly dynamic process and / or a zero crossing of the slip angle, a control cross-fade between one or said replacement value for the tire side stiffness and the be said raw signal. Incidentally, the here assumed, fundamental tire behavior after 1 is valid only for the rolling tire, at very low rolling speeds of the tire, the already mentioned substitute value for the tire lateral stiffness can also be used. This multiple called tire lateral stiffness constant replacement value can be on the front axle of a car of the order of 150,000 N / rad and for tires on the rear axle of a car on the order of 250,000 N / rad. Incidentally, it is proposed to limit the rate of change of the tire lateral stiffness in terms of amount in terms of control in order to absorb excessive jumps.

Bislang wurde die Ermittlung der Reifen-Seitensteifigkeit aus den physikalischen Größen „Rad-Seitenkraft Fy" und „Schräglaufwinkel α" beschrieben. Grundsätzlich können diese Größen am Rad des Fahrzeugs laufend gemessen werden. Der Schräglaufwinkel ist optisch (vorzugsweise mittels Laser) grundsätzlich messbar und die Seitenkraft kann mittels geeigneter Messfühler in der Radnabe ermittelt werden. In heutigen Großserien-Fahrzeugen bedingt eine solche Messung jedoch einen unvertretbar hohen Aufwand. Deshalb wird vorgeschlagen, diese benötigten Größen ersatzweise mit hinreichender Genauigkeit zu schätzen.So far, the determination of the tire lateral stiffness from the physical quantities "wheel side force F y " and "slip angle α" has been described. In principle, these variables can be continuously measured on the wheel of the vehicle. The slip angle is optically (preferably by laser) basically measurable and the side force can be determined by means of suitable sensors in the wheel hub. In today's mass-produced vehicles, however, such a measurement requires an unreasonable amount of effort. Therefore, it is proposed to estimate these required quantities in substitution with sufficient accuracy.

Was den Schräglaufwinkel betrifft, so ist es für eine Lenkungsregelung, d. h. wenn der oder die genannte(n) Aktuator(en) die Lenkwinkel der Räder einer oder mehrerer Achsen des Fahrzeugs stellen bzw. beeinflussen können, ausreichend, wenn ein achsindividueller Schräglaufwinkel bekannt ist, nachdem die beiden Räder einer Achse auch nur gemeinsam (und nicht radindividuell) gelenkt werden können. Der achsindividuelle Schräglaufwinkel αi (mit i = v für die Vorderachse bzw. i = h für die Hinterachse des Fahrzeugs) kann aus dem auf die jeweilige Achse bezogenen Schwimmwinkel βv bzw. βh des Fahrzeugs und dem an den lenkbaren Rädern dieser Achse eingestellten Lenkwinkel δv, bzw. δh, welcher einfach messbar und somit bekannt ist, bekanntlich einfach durch Subtraktion der letztgenannten Größen abgeleitet werden (vgl. Gleichungen (2.8), (2.9) in 2). Dabei kann der Schwimmwinkel β des Fahrzeugs – wie dem Fachmann weiterhin bekannt ist – entweder gemessen werden oder aus der Gierrate des Fahrzeugs unter Berücksichtigung der Fahrzeug-Längsgeschwindigkeit mit hinreichender Genauigkeit geschätzt werden. Über eine dem Fachmann ebenfalls bekannte Transformation ist aus dem Schwimmwinkel β des Fahrzeugs der achsbezogene Schwimmwinkel βv bzw. βh ableitbar, vgl. hierzu ebenfalls die Gleichungen (2.8), (2.9) in 2.With regard to the slip angle, it is sufficient for a steering control, ie if the one or more actuators can set the steering angles of the wheels of one or more axles of the vehicle, if an axle-specific slip angle is known, after the two wheels of an axle can only be steered together (and not on a wheel-specific basis). The axle-specific slip angle α i (with i = v for the front axle and i = h for the rear axle of the vehicle) can be determined from the float angle β v or β h of the vehicle and that at the steerable wheels of this axle Steering angle δ v , or δ h , which is easily measurable and thus known, are known to be derived simply by subtracting the latter variables (see Equations (2.8), (2.9) in 2 ). In this case, the slip angle β of the vehicle - as is also known to the person skilled in the art - can either be measured or estimated with sufficient accuracy from the yaw rate of the vehicle taking into account the vehicle longitudinal speed. By way of a transformation likewise known to the person skilled in the art, the axis-related slip angle β v or β h can be derived from the slip angle β of the vehicle, cf. also the equations (2.8), (2.9) in 2 ,

Was die aktuelle Rad-Seitenkraft betrifft, so ist es für eine Lenkungsregelung, d. h. wenn der oder die genannte(n) Aktuator(en) die Lenkwinkel der Räder einer oder mehrerer Achsen des Fahrzeugs stellen bzw. beeinflussen können, ausreichend, wenn eine achsindividuelle Seitenkraft bekannt ist, nachdem die beiden Räder einer Achse auch nur gemeinsam (und nicht radindividuell) gelenkt werden können. Diese achsindividuelle Seitenkraft kann ebenfalls berechnet werden, und zwar aus dem Drall- und dem Schwerpunktsatz eines dem Fachmann bekannten Einspurmodells des Fahrzeugs, und zwar unter der Annahme, dass keine unsymmetrischen Radlängskräfte (bspw. hervorgerufen durch radindividuelle Bremsregeleingriffe) auftreten. Hierzu wird auf die Gleichungen (2.3), (2.4), (2.5), (2.6) in 2 verwiesen.As far as the current wheel lateral force is concerned, it is sufficient for a steering control, ie if the one or more actuators that can set or influence the steering angles of the wheels of one or more axles of the vehicle, if an axle-dependent lateral force It is known that the two wheels of an axle can only be steered together (and not on a wheel-specific basis). This axle-specific lateral force can also be calculated, specifically from the set of swirl and the center of gravity of a single track model of the vehicle known to the person skilled in the art, assuming that no asymmetrical longitudinal wheel forces (for example caused by wheel-specific brake control interventions) occur. For this, reference is made to the equations (2.3), (2.4), (2.5), (2.6) in 2 directed.

Mit der vorgeschlagenen Bestimmung der Reifen-Seitensteifigkeit ergibt sich der Vorteil, dass keine Reifenparameter einfließen. Folglich ist die vorgeschlagene Berechnungsmethode gegenüber Reifenverschleiß, Reifenwechsel, Erwärmung, und weitere Störeinflüsse im Gegensatz zu modellbasierten Systemen relativ robust. Wie bereits erwähnt kann dann mit der so gewonnenen Steifigkeitsinformation die Ansteuerung des oder der genannten Aktuators/Aktuatoren zielgerichtet erfolgen; wenn mehrere Aktuatoren ansteuerbar sind, so im Falle lenkbarer Räder sowohl an der Vorderachse als auch an der Hinterachse des Fahrzeugs, kann eine günstige Aufteilung der geforderten Stellgröße (vgl. weiter oben: bspw. ein stabilisierendes Giermoment) auf die einzelnen Aktuatoren erfolgen. Im Falle des bereits mehrfach genannten Lenkregelsystems kann somit ausgehend vom vom Regler geforderten Stabilisierungs-Moment ein hierfür erforderlicher Lenkwinkel an der Vorderachse abgleitet werden, vgl. die beiden Gleichungen (2.7). Weiterhin kann mit der bekannten Reifen-Seitensteifigkeit ein Eingriff des Aktuators, also bspw. ein Lenkeingriff, wieder reduziert werden, wenn der bzw. die Reifen der betreffenden Achse in Sättigung geraten, d. h. wenn die ermittelte Seitensteifigkeit einen Minimalwert (bspw. in der Größenordnung von minimal über Null) unterschreitet. Im übrigen ist in einem solchen Fall, d. h. wenn die mit hinreichender Genauigkeit ermittelte Seitensteifigkeit cα für eine zu wählende Zeitspanne minimal ist, d. h. praktisch den Wert „Null" annimmt, der aktuelle Reibwert gleich dem maximal möglichen Kraftquotienten.With the proposed determination of the tire lateral stiffness, there is the advantage that no tire parameters are included. As a result, the proposed calculation method is relatively robust to tire wear, tire change, heating, and other perturbations unlike model-based systems. As already mentioned, with the thus obtained stiffness information, the activation of the actuator or actuators mentioned can then be targeted. if several actuators are controllable, so in the case of steerable wheels on both the front axle and the rear axle of the vehicle, a favorable distribution of the required manipulated variable (see above: for example, a stabilizing yaw moment) on the individual actuators. In the case of the steering control system already mentioned several times, a required steering angle can thus be derived at the front axle starting from the stabilization torque required by the governor, cf. the two equations (2.7). Furthermore, with the known tire lateral stiffness engagement of the actuator, so for example. A steering intervention, be reduced again when the tire or the respective axis saturate, ie if the determined lateral stiffness a minimum value (eg. In the order of slightly above zero). Moreover, in such a case, that is, when the determined with sufficient accuracy lateral stiffness c α is minimal for a period to be selected, ie practically assumes the value "zero", the current coefficient of friction equal to the maximum possible power quotient.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1197409 A2 [0001] - EP 1197409 A2 [0001]

Claims (11)

Fahrdynamik-Regelsystem für ein insbesondere zweispuriges Kraftfahrzeug mit mit Reifen ausgestatteten Rädern, wobei das Fahrdynamik-Regelsystem einen oder mehrere Aktuator(en) ansteuert, mit dem oder denen die Längsdynamik und/oder die Querdynamik und/oder die Vertikaldynamik des Kraftfahrzeugs veränderbar ist, wobei die Seitensteifigkeit der Rad-Reifen berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die mit hinreichender Genauigkeit ermittelten Reifen-Seitensteifigkeiten (= Schräglaufsteifigkeiten der Reifen) radindividuell oder achsindividuell berücksichtigt werden und dass diese Reifen-Seitensteifigkeiten aus der geeignet ermittelten Rad-Seitenkraft und dem jeweiligen, geeignet ermittelten Reifen-Schräglaufwinkel ermittelt werden.Vehicle dynamics control system for a particular two-lane motor vehicle with wheels equipped with tires, the vehicle dynamics control system one or more actuator (s) controls with which or the longitudinal dynamics and / or the lateral dynamics and / or the vertical dynamics of the motor vehicle is variable, wherein the lateral stiffness of the wheel tire is taken into account, characterized in that the tire lateral stiffnesses determined with sufficient accuracy (= skew stiffnesses of the tires) are taken into account individually or individually and that these tire lateral stiffnesses are suitable from the suitably determined wheel lateral force and the respective one determined tire slip angle can be determined. Fahrdynamik-Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reifen-Seitensteifigkeit mittels der sog. Sekantenmethode bestimmt wird, indem die Radseitenkraft durch den Reifen-Schräglaufwinkel dividiert wird.Vehicle dynamics control system according to claim 1, characterized characterized in that the tire lateral stiffness by means of the so-called. Secant method is determined by the Radseitenkraft by the Tire slip angle is divided. Fahrdynamik-Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reifen-Seitensteifigkeit oder ein Rohsignal hierfür mittels der sog. Tangentenmethode bestimmt wird, indem die zeitliche Ableitung der Rad-Seitenkraft durch die zeitliche Ableitung des Reifen-Schräglaufwinkels dividiert wird.Vehicle dynamics control system according to claim 1, characterized characterized in that the tire lateral stiffness or a raw signal for this purpose is determined by means of the so-called tangent method, by the temporal derivative of the wheel side force by the temporal Divide the tire slip angle is divided. Fahrdynamik-Regelsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Rohsignal der Reifen-Seitensteifigkeit nachbearbeitet wird, derart dass für geringe Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeugs und/oder für kleine Schräglaufwinkel bei gleichzeitig geringem Betrag der zeitlichen Ableitung des Reifen-Schräglaufwinkels ein geeigneter konstanter Ersatzwert für die Seitensteifigkeit verwendet wird.Vehicle dynamics control system according to claim 3, characterized characterized in that said raw signal of tire lateral stiffness is reworked, such that for low speeds of the vehicle and / or for small slip angles at the same time small amount of time derivative of the tire slip angle a suitable constant replacement value for lateral stiffness is used. Fahrdynamik-Regelsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Seitensteifigkeit angehalten wird, wenn die zeitliche Ableitung des Reifen-Schräglaufwinkels dem Wert „Null" nahe kommt.Vehicle dynamics control system according to claim 3 or 4, characterized characterized in that the determination of the lateral stiffness stopped is when the time derivative of the tire slip angle comes close to the value "zero". Fahrdynamik-Regelsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Rohsignal der Reifen-Seitensteifigkeit nachbearbeitet wird, derart dass für kleine Schräglaufwinkel bei gleichzeitig großem Betrag der zeitlichen Ableitung des Reifen-Schräglaufwinkels und/oder bei einem Nulldurchgang des Schräglaufwinkels eine regelungstechnische Überblendung zwischen einem Ersatzwert für die Seitensteifigkeit und dem Rohsignal durchgeführt wird.Vehicle dynamics control system according to one of the claims 3 to 5, characterized in that said raw signal of Tire lateral stiffness is reworked, such that for small skew angle at the same time large Amount of the time derivative of the tire slip angle and / or at a zero crossing of the slip angle, a control crossfade between a substitute for lateral stiffness and the Raw signal is performed. Fahrdynamik-Regelsystem nach einem der Ansprüche 3–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungsrate der Reifen-Seitensteifigkeit regelungstechnisch betragsmäßig begrenzt ist.Vehicle dynamics control system according to one of the claims 3-6, characterized in that the rate of change the tire lateral stiffness in terms of control technology amount is limited. Fahrdynamik-Regelsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radseitenkraft gemessen wird oder achsindividuell aus einer mittels eines Fahrzeug-Modells berechneten Achsseitenkraft bestimmt wird.Driving dynamics control system according to one of the preceding Claims, characterized in that the Radseitenkraft is measured or achsindividuell from a means of a vehicle model calculated axis lateral force is determined. Fahrdynamik-Regelsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schräglaufwinkel achsindividuell aus dem geeignet ermittelten Schwimmwinkel des Fahrzeugs abgeleitet wird.Driving dynamics control system according to one of the preceding Claims, characterized in that the skew angle achsindividuell from the suitably determined slip angle of the vehicle is derived. Fahrdynamik-Regelsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Aktuatoren derart angesteuert wird oder werden, dass die Seitensteifigkeit des oder der von dieser Ansteuerung betroffenen Reifen einen Minimalwert nicht unterschreitet.Driving dynamics control system according to one of the preceding Claims, characterized in that the one or more actuators is driven or become such that the lateral stiffness of or the tire affected by this control a minimum value not below. Fahrdynamik-Regelsystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Fällen, in denen aufgrund einer Ansteuerung eines Aktuators die Reifen-Seitensteifigkeit dem Wert „Null" sehr nahe kommt, dieser Aktuator-Eingriff abgebaut oder zurückgenommen wird.Driving dynamics control system according to one of the preceding Claims, characterized in that in the cases in which, due to activation of an actuator, the tire lateral stiffness comes very close to the value "zero", this actuator intervention dismantled or withdrawn.
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