DE102007059136B4 - Method and device for condition estimation of vehicles - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Zustandsschätzung von Fahrzeugen, wobei eine geschätzte Quergeschwindigkeit eines Fahrzeuges und ein geschätzter Reibwert zwischen den Reifen des Fahrzeuges und einer Fahrbahn ermittelt werden, eine Querkraft jeweils mindestens einer Achse des Fahrzeugs bestimmt wird (100), die geschätzte Quergeschwindigkeit unter Verwendung der Querkraft berechnet wird (140), dadurch gekennzeichnet, dass ein Schätzrestwert berechnet wird (120), der eine Querkraftdifferenz enthält, und der Schätzrestwert auf die Berechnung der geschätzten Quergeschwindigkeit rückgekoppelt wird (130).Method for estimating the condition of vehicles, wherein an estimated transverse speed of a vehicle and an estimated coefficient of friction between the tires of the vehicle and a road surface are determined, a transverse force in each case of at least one axle of the vehicle is determined (100), the estimated transverse speed is calculated using the transverse force (140), characterized in that an estimated residual value is calculated (120) which contains a transverse force difference, and the estimated residual value is fed back to the calculation of the estimated transverse speed (130).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zustandsschätzung von Fahrzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung und ein Computerprogrammprodukt hierfür.The invention relates to a method for state estimation of vehicles according to the preamble of claim 1 and to a device and a computer program product therefor.

Um Fahrzeugstabilisierungssysteme mit den benötigten Informationen über die Quergeschwindigkeit und den Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn versorgen zu können, werden nach dem Stand der Technik üblicherweise Schätzverfahren eingesetzt, da Quergeschwindigkeit und Reibwert nur unter recht hohem technischen Aufwand direkt gemessen werden können.In order to be able to supply vehicle stabilization systems with the required information about the lateral velocity and the coefficient of friction between the tire and the roadway, estimation methods are usually used in the prior art since lateral speed and coefficient of friction can only be measured directly under relatively high technical outlay.

Systeme mit Abschätzeinrichtungen nach dem Stand der Technik verwenden häufig Einspurmodelle (zweirädrige Modelle), wobei die Berechnungszustände des entsprechenden Rechenmodells dabei die Gierwinkelgeschwindigkeit und Quergeschwindigkeit, manchmal zudem den Querreibwert, umfassen. Solche Systeme haben den Nachteil, dass der Berechnungsaufwand aufgrund der Komplexität des Zustandsvektors des Rechenmodells bedeutend ansteigt, so dass unter den für Fahrzeugstabilitätssysteme geltenden Echtzeitanforderungen besonderer technischer Aufwand für die Bereitstellung entsprechender Rechenkapazität betrieben werden muß oder die Schätzungsberechnung systematisch eingeschränkt werden muß.Prior art estimator systems often use single-track models (two-wheeled models) where the computational states of the corresponding computational model include yaw angular velocity and lateral velocity, sometimes also the lateral friction value. Such systems have the disadvantage that the computational complexity increases significantly due to the complexity of the state vector of the computational model, so that under the real-time requirements for vehicle stability systems special technical effort has to be made to provide appropriate computing capacity or the estimation computation must be systematically limited.

Die Offenlegungsschrift DE 195 23 354 A1 zeigt beispielhaft ein Steuersystem zur Antriebskraftverteilung in einem Fahrzeug, welches eine Einrichtung zum Abschätzen von Reibwerten der Fahrbahn aufgrund eines Einspurmodells enthält.The publication DE 195 23 354 A1 shows by way of example a control system for driving force distribution in a vehicle, which includes means for estimating friction coefficients of the roadway due to a Einspurmodell.

In DE 42 00 061 A1 ist eine Einrichtung zum Ermitteln einer geschätzten Quergeschwindigkeit eines Fahrzeuges beschrieben. Die Einrichtung umfasst Mittel zur Bestimmung des ausgenutzten Reibwertes sowie Querkraftbestimmungsmittel zur Bestimmung einer Querkraft des Fahrzeugs. Unter Verwendung der Querkraft wird eine geschätzte Quergeschwindigkeit berechnet.In DE 42 00 061 A1 a device for determining an estimated lateral speed of a vehicle is described. The device comprises means for determining the utilized coefficient of friction as well as lateral force determination means for determining a lateral force of the vehicle. Using the shear force, an estimated lateral velocity is calculated.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zur Zustandsschätzung von Fahrzeugen anzugeben, welches eine geschätzte Quergeschwindigkeit und einen geschätzten Reibwert zwischen den Reifen des Fahrzeuges und einer Fahrbahn ermittelt, wobei die Rechenkomplexität gegenüber den bekannten Systemen verringert ist und die dargestellten Nachteile bekannter Systeme vermieden werden.It is therefore an object of the present invention to provide an improved vehicle condition estimation method which determines an estimated lateral velocity and an estimated coefficient of friction between the tires of the vehicle and a roadway, reducing computational complexity over known systems and the disadvantages of known systems be avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 18 und 27 gelöst.This object is achieved by the subject-matter of claims 1, 18 and 27.

Die Erfindung nach Anspruch 1 lehrt ein Verfahren zur Zustandsschätzung von Fahrzeugen, wobei eine geschätzte Quergeschwindigkeit eines Fahrzeuges und ein geschätzter Reibwert zwischen den Reifen des Fahrzeuges und einer Fahrbahn ermittelt werden, eine Querkraft jeweils mindestens einer Achse des Fahrzeugs bestimmt wird, die geschätzte Quergeschwindigkeit unter Verwendung der Querkraft berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schätzrestwert berechnet wird, der eine Querkraftdifferenz enthält, und der Schätzrestwert auf die Berechnung der geschätzten Quergeschwindigkeit rückgekoppelt wird.The invention of claim 1 teaches a method of state estimating vehicles wherein an estimated lateral vehicle speed and an estimated coefficient of friction between the tires of the vehicle and a roadway are determined, a lateral force of at least one axle of the vehicle is determined using the estimated lateral speed the shear force is calculated, characterized in that an estimated residual value is calculated, which contains a lateral force difference, and the estimated residual value is fed back to the calculation of the estimated lateral velocity.

Indem die geschätzte Quergeschwindigkeit auf Basis der Querkraft berechnet wird, und ein Schätzrestwert zur Rückkopplung verwendet wird, der eine Querkraftdifferenz enthält, werden Achsquerkräfte als Schätzungsresiduum verwendet. Somit läßt sich bei der vorliegenden Erfindung die Anzahl der Parameter des Zustandsvektors der Schätzungsberechnung verringern, da die Querkräfte gemessen oder in einem der Schätzung vorgelagerten Schritt berechnet werden können.By calculating the estimated lateral velocity based on the lateral force and using an estimate residual value for feedback containing a lateral force difference, axial lateral forces are used as estimation residuals. Thus, in the present invention, the number of parameters of the state vector of the estimation calculation can be reduced since the lateral forces can be measured or calculated in a step preceding the estimation.

Auf diese Weise wird ermöglicht, die zu schätzende Quergeschwindigkeit zur alleinigen Zustandsgröße des Berechnungsmodells zu wählen. Hierdurch wird die Berechnungskomplexität deutlich verringert und zugleich die Robustheit des Verfahrens erhöht, so dass die Häufigkeit von Fehlern oder Ausfällen verringert wird.In this way it is possible to select the estimated lateral velocity to the sole state variable of the calculation model. This significantly reduces the computational complexity while increasing the robustness of the method, thus reducing the frequency of errors or failures.

Es wird durch eine solche Vereinfachung des Zustandsvektors zudem einerseits praktisch ermöglicht, die Rückkopplung durch analytische Verfahren zu berechnen und somit zusätzlich zu beschleunigen. Andererseits kann die aufgrund der effizienteren Berechnung freigewordene Rechenkapazität genutzt werden, auch nichtlineare Reifencharakteristiken in die Berechnung einzubeziehen, so dass Schätzungen auch für instabile oder Sättigungsbereiche der Reifen vorgenommen werden können.On the one hand, such a simplification of the state vector makes it practically possible on the one hand to calculate the feedback by analytical methods and thus to additionally accelerate it. On the other hand, the computing capacity freed up due to the more efficient calculation can also be used to include nonlinear tire characteristics in the calculation, so that estimates can also be made for unstable or saturated regions of the tires.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung nach Anspruch 1 können entsprechend der auf diesen Anspruch rückbezogenen Unteransprüche verwirklicht werden.Further embodiments of the invention according to claim 1 can be realized according to the dependent claims appended to this claim.

Die Erfindung kann etwa dadurch weitergebildet sein, dass die Berechnung der geschätzten Quergeschwindigkeit unter Rückkopplung des Schätzrestwertes auf analytischem Wege erfolgt. Hierdurch wird die Berechnung besonders effizient ausgeführt und eine weitere Beschleunigung bzw. Reduktion der erforderlichen Rechenkapazität erreicht. The invention can be further developed, for example, by calculating the estimated transverse velocity by feedback of the estimated residual value by analytical means. As a result, the calculation is carried out particularly efficiently and achieves a further acceleration or reduction of the required computing capacity.

Die Rückkopplung kann auf dem Wege der Polvorgabe realisiert sein, so dass die Berechnung der geschätzten Quergeschwindigkeit unter Rückkopplung des Schätzrestwertes durch Lösen eines Gleichungssystems erfolgt. Ferner kann die Rückkopplung mit Hilfe eines erweiterten Kalman-Filters realisiert sein, so dass die Berechnung der geschätzten Quergeschwindigkeit unter Rückkopplung des Schätzrestwertes durch Lösen einer Riccati-Gleichung erfolgt.The feedback can be realized by means of the pole specification, so that the calculation of the estimated lateral velocity takes place with feedback of the estimated residual value by solving a system of equations. Furthermore, the feedback can be realized with the aid of an extended Kalman filter, so that the calculation of the estimated lateral velocity takes place with feedback of the estimated residual value by solving a Riccati equation.

Die Querkraft kann, wenn das Fahrzeug mit einer hierfür geeigneten Sensorik ausgestattet ist, direkt durch Messung bestimmt werden. Ausführungsformen der Erfindung können allerdings so ausgeführt sein, dass eine Gierwinkelbeschleunigung und eine Querbeschleunigung bestimmt werden und die Querkraft jeweils mindestens einer Achse des Fahrzeugs bestimmt wird unter Verwendung der Gierwinkelbeschleunigung und der Querbeschleunigung. Hierdurch entfallen aufwendige zusätzliche Meßeinrichtungen und Datenübermittlungen.The lateral force, if the vehicle is equipped with a suitable sensor, can be determined directly by measurement. However, embodiments of the invention may be embodied such that a yaw angular acceleration and a lateral acceleration are determined and the lateral force of at least one axis of the vehicle is determined using the yaw angular acceleration and the lateral acceleration. This eliminates expensive additional measuring devices and data transmissions.

Wird zudem die Erfindung dahingehend weitergebildet, dass eine Gierwinkelgeschwindigkeit bestimmt wird und die Gierwinkelbeschleunigung bestimmt wird unter Ermittlung der Ableitung der Gierwinkelgeschwindigkeit, so ist das System ohne zusätzlichen technischen Meßaufwand in bestehende Fahrzeuge integrierbar, bei denen bereits die für den Betrieb eines ESP-Systems notwendige Sensorik installiert ist. Durch Berechnung der Gierwinkelbeschleunigung durch diskrete Ableitung der Gierwinkelgeschwindigkeit kann die Dynamik der Gierwinkelgeschwindigkeit in die Berechnung der Ableitung verlagert werden, so dass diese Dynamik nicht zusätzlichen Rechenaufwand bei der nachgelagerten Schätzungsberechnung erzeugt.If, in addition, the invention is further developed such that a yaw rate is determined and the yaw angular acceleration is determined by determining the derivative of the yaw rate, the system can be integrated into existing vehicles without additional technical measurement effort, which already requires the sensors necessary for the operation of an ESP system is installed. By calculating the yaw angular acceleration by discretely deriving the yaw angular velocity, the yaw angular velocity dynamics can be shifted into the derivative calculation, so that this dynamics does not generate additional computational effort in the downstream estimation calculation.

Die Erfindung kann so ausgeführt sein, dass die Querkraftdifferenz berechnet wird unter Vergleich einer vom Berechnungsmodell ausgegebenen geschätzten Querkraft mit der bestimmten Querkraft.The invention may be embodied such that the lateral force difference is calculated by comparing an estimated lateral force output by the calculation model with the determined lateral force.

Wird die Erfindung dahingehend weitergebildet, dass der geschätzte Reibwert ermittelt wird unter Verwendung eines um einen Offsetparameter erhöhten ausgenutzten Reibwertes (Utilized-Friction-Wertes), so wird vermieden, dass die Reifencharakteristik zu schnell in Sättigung gerät. Ferner wird ein Sicherheitsbereich gewährleistet gegenüber dem kleinstmöglichen Reibwert des ausgenutzten Reibwertes. Insgesamt wird so eine rechenaufwendige Rückkopplung der Gierwinkelgeschwindigkeit zur Bereitstellung der gleichen Wirkung vermieden.If the invention is further developed such that the estimated coefficient of friction is determined using an offset by an offset parameter exploited coefficient of friction (Utilized-Friction value), it is avoided that the tire characteristic gets too fast in saturation. Furthermore, a safety range is guaranteed with respect to the smallest possible coefficient of friction of the utilized coefficient of friction. Overall, such a computation-intensive feedback of the yaw rate to avoid the same effect is avoided.

Die Erfindung kann weitergebildet werden, indem parallel eine Berechnung einer zweiten geschätzten Quergeschwindigkeit unter Rückkopplung eines zweiten Schätzrestwertes erfolgt, wobei ein zweiter geschätzter Reibwert von 1 verwendet wird. Somit kann dann eine der parallel berechneten geschätzten Quergeschwindigkeiten ausgewählt werden, etwa unter der Bedingung, dass der zweite Schätzrestwert unterhalb eines Schwellenwertes liegt. Es wird hierdurch der Vorteil erreicht, dass mehrdeutige Ergebnisse, die durch bestimmte Fahrsituationen entstehen können, aufgelöst werden, indem bei solchen Situationen immer die zweite geschätzte Quergeschwindigkeit ausgewählt wird.The invention may be further developed by performing in parallel a calculation of a second estimated lateral velocity with feedback of a second estimated residual using a second estimated coefficient of friction of one. Thus, one of the parallel calculated estimated lateral velocities can then be selected, for example under the condition that the second estimated residual value is below a threshold value. This has the advantage that ambiguous results, which can arise due to certain driving situations, are resolved by always selecting the second estimated lateral speed in such situations.

Wird die Erfindung so ausgeführt, dass der Schätzrestwert berechnet wird auf Basis einer nichtlinearen Reifencharakteristik, können Schätzungen auch für instabile oder Sättigungsbereiche der Reifen vorgenommen werden. Die nichtlineare Reifencharakteristik kann dabei unter Verwendung einer mathematischen Funktion definiert sein, etwa unter Verwendung von Pacejka's Magic Formula und/oder des Bürstenmodells. Reifencharakteristikwerte können dabei mindestens teilweise aus einer gespeicherten Tabelle abgerufen werden, wodurch für diese Funktionswerte die dynamische Rechenlast verringert wird oder sogar entfällt.If the invention is implemented such that the estimated residual value is calculated on the basis of a non-linear tire characteristic, estimates can also be made for unstable or saturated regions of the tires. The nonlinear tire characteristic can be defined using a mathematical function, for example using Pacejka's Magic Formula and / or the brush model. Tire characteristic values can be retrieved at least partially from a stored table, whereby the dynamic computing load is reduced or even eliminated for these functional values.

Die Erfindung nach Anspruch 18 stellt eine Vorrichtung zur Zustandsschätzung von Fahrzeugen mit einer ersten Schätzeinrichtung zum Ermitteln einer geschätzten Quergeschwindigkeit eines Fahrzeuges und mit Mittel zur Bestimmung eines geschätzten Reibwertes zwischen den Reifen des Fahrzeuges und einer Fahrbahn dar, Querkraftbestimmungsmittel enthalten sind zur Bestimmung einer Querkraft jeweils mindestens einer Achse des Fahrzeugs, und dass die Schätzeinrichtung ausgebildet ist, die geschätzte Quergeschwindigkeit unter Verwendung der Querkraft zu berechnen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schätzrestwert berechnet wird, der eine Querkraftdifferenz enthält, und der Schätzrestwert auf die Berechnung der geschätzten Quergeschwindigkeit rückgekoppelt wird.The invention of claim 18 is an apparatus for estimating the state of vehicles having a first estimator for determining an estimated lateral velocity of a vehicle and having means for determining an estimated coefficient of friction between the tires of the vehicle and a roadway, lateral force determination means included for determining a lateral force at least each an axis of the vehicle, and that the estimating means is adapted to calculate the estimated lateral velocity using the lateral force, characterized in that an estimated residual value is calculated, which contains a lateral force difference, and the estimated residual value is fed back to the calculation of the estimated lateral velocity.

Hierdurch wird eine Vorrichtung zur Durchführung des oben dargestellten Verfahrens angegeben, welches die oben genannten vorteilhaften Wirkungen entsprechend verwirklicht. As a result, a device for carrying out the method described above is given, which realizes the above-mentioned advantageous effects accordingly.

Ausführungsformen der Erfindung nach Anspruch 18 können entsprechend der auf diesen Anspruch rückbezogenen Unteransprüche verwirklicht werden, sowie entsprechend übriger Weiterbildungen zur Durchführung des Verfahrens und dessen Ausführungsformen.Embodiments of the invention according to claim 18 can be realized according to the subclaims referring back to this claim, and according to other refinements for carrying out the method and its embodiments.

Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung ist die Schätzeinrichtung ausgebildet, die Berechnung der geschätzten Quergeschwindigkeit unter Rückkopplung des Schätzrestwertes auf analytischem Wege auszuführen.According to one development of the device, the estimation device is designed to carry out the calculation of the estimated transverse speed by feedback of the estimated residual value in an analytical way.

Eine Ausführung der Vorrichtung ist so verwirklicht, dass die Querkraftbestimmungsmittel ausgebildet sind, eine Gierwinkelbeschleunigung und eine Querbeschleunigung zu bestimmen und die Querkraft jeweils mindestens einer Achse des Fahrzeugs unter Verwendung der Gierwinkelbeschleunigung und der Querbeschleunigung zu berechnen.An embodiment of the apparatus is realized such that the lateral force determining means are configured to determine a yaw angular acceleration and a lateral acceleration and calculate the lateral force of at least one axis of the vehicle using the yaw angular acceleration and the lateral acceleration, respectively.

Die Vorrichtung kann dahingehend weitergebildet sein, dass die Querkraftbestimmungsmittel ausgebildet sind, eine Gierwinkelgeschwindigkeit zu bestimmen und die Gierwinkelbeschleunigung bestimmt wird unter Ermittlung der Ableitung der Gierwinkelgeschwindigkeit.The apparatus may be further developed in that the lateral force determining means are adapted to determine a yaw angular velocity and the yaw angular acceleration is determined to determine the derivative of the yaw angular velocity.

In einer Fortbildung der Vorrichtung kann die Schätzeinrichtung ausgebildet sein, die Querkraftdifferenz unter Vergleich einer geschätzten Querkraft mit der bestimmten Querkraft zu berechnen.In a development of the apparatus, the estimating means may be configured to calculate the lateral force difference by comparing an estimated lateral force with the determined lateral force.

Die Vorrichtung kann so ausgeführt werden, dass die Mittel zur Bestimmung eines geschätzten Reibwertes ein Reibwertberechnungsmodul enthalten, welches ausgebildet ist, den geschätzten Reibwert unter Verwendung eines um einen Offsetparameter erhöhten ausgenutzten Reibwertes zu ermitteln.The device may be designed such that the means for determining an estimated coefficient of friction contain a coefficient of friction calculation module which is designed to determine the estimated coefficient of friction using an increased coefficient of friction which has been increased by an offset parameter.

Ferner kann die Vorrichtung so verwirklicht werden, dass eine zweite Schätzeinrichtung enthalten ist, die ausgebildet ist, parallel zur ersten Schätzeinrichtung eine Berechnung einer zweiten geschätzten Quergeschwindigkeit unter Rückkopplung eines zweiten Schätzrestwertes durchzuführen, wobei ein zweiter geschätzter Reibwert von 1 verwendet wird. Hierbei kann die Vorrichtung eine Auswahleinrichtung enthalten, die ausgebildet ist, eine der parallel berechneten geschätzten Quergeschwindigkeiten auszuwählen.Further, the apparatus may be implemented to include a second estimator configured to perform, in parallel with the first estimator, a calculation of a second estimated lateral velocity feedback a second estimated residual using a second estimated coefficient of friction of one. In this case, the device may include a selection device which is designed to select one of the estimated parallel transverse speeds calculated in parallel.

In einer Weiterbildung der Vorrichtung ist die Schätzeinrichtung ausgebildet, den Schätzrestwert auf Basis einer nichtlinearen Reifencharakteristik zu berechnen.In one development of the device, the estimation device is designed to calculate the estimated residual value on the basis of a nonlinear tire characteristic.

Die Erfindung nach Anspruch 27 stellt ein auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichertes Computerprogrammprodukt bereit, welches computerlesbare Programmittel zur Ausführung der Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durch einen Computer enthält.The invention of claim 27 provides a computer program product stored on a computer readable storage medium containing computer readable program means for performing the steps of the method of the invention by a computer.

Das Computerprogrammprodukt kann entsprechend auf einem magnetischen oder optischen Datenträger gespeichert sein, wie einer CD-ROM, DVD-ROM, Diskette oder Festplatte, oder in einem Halbleiterbaustein, wie etwa einem Speicherbaustein oder einem Speicherteil eines Prozessors.The computer program product may accordingly be stored on a magnetic or optical medium, such as a CD-ROM, DVD-ROM, floppy disk or hard disk, or in a semiconductor device, such as a memory device or a memory part of a processor.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand mehrerer Figuren erläutert. Es zeigen:The invention will be explained below by way of example with reference to several figures. Show it:

1 eine schematische Übersicht über ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Zustandsschätzung von Fahrzeugen, 1 a schematic overview of an embodiment of the device for state estimation of vehicles,

2 eine Detailsicht der Schätzeinrichtung der Vorrichtung, und 2 a detailed view of the estimating device of the device, and

3 eine Darstellung der in der Schätzeinrichtung verwendeten nichtlinearen Reifencharakteristiken. 3 a representation of the nonlinear tire characteristics used in the estimator.

4 zeigt eine Übersicht über einige Schritte des Verfahrens, wie es in der Vorrichtung und insbesondere in der Schätzeinrichtung ausgeführt wird. 4 shows an overview of some steps of the method, as it is carried out in the device and in particular in the estimator.

1 zeigt eine schematische Übersicht über ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Zustandsschätzung von Fahrzeugen, die ausgebildet ist, die Zustandsschätzung verfahrensgemäß durchzuführen. 1 shows a schematic overview of an embodiment of the device for state estimation of vehicles, which is designed to perform the state estimation according to the method.

Die Vorrichtung 1 umfaßt im vorliegenden Beispiel eine erste Schätzeinrichtung 10 und eine zweite Schätzeinrichtung 10', die jeweils über ihren Ausgang 6 bzw. 6' mit der Auswahleinrichtung 30 verbunden sind. Die Auswahleinrichtung 30 ist mit einem Auswahlsteuerungsmodul 32 gekoppelt. Ein mit Schätzeinrichtung 10, Auswahleinrichtung 30 und Auswahlsteuerungsmodul 32 verbundenes Reibwertberechnungsmodul 40 ermittelt dynamisch einen Reibwert (erhöhte ausgenutzte Reibung, Utilized Friction) zwischen den Reifen des Fahrzeuges und einer Fahrbahn. The device 1 in the present example comprises a first estimator 10 and a second estimator 10 ' , each over their output 6 respectively. 6 ' with the selection device 30 are connected. The selection device 30 is with a selection control module 32 coupled. One with treasure device 10 , Selection device 30 and selection control module 32 Connected Reibwertberechnungsmodul 40 Dynamically determines a coefficient of friction (increased friction, Utilized Friction) between the tires of the vehicle and a road surface.

Die Schätzeinrichtungen 10 und 10' arbeiten parallel und berechnen jeweils eine geschätzte Quergeschwindigkeit, wobei die einzige Zustandsgröße des zugrunde liegenden Rechenmodells die geschätzte Quergeschwindigkeit ist. Hierdurch wird die Berechnungseffizienz deutlich verbessert. Die Funktionsweise wird weiter unten mit Bezug auf 2 näher erläutert.The treasures 10 and 10 ' work in parallel and each calculate an estimated lateral velocity, where the only state variable of the underlying computational model is the estimated lateral velocity. This significantly improves the calculation efficiency. The functionality will be discussed below with reference to 2 explained in more detail.

Für die Berechnung erhält jede Schätzeinrichtung gemessene oder errechnete Querkraftwerte 3 mindestens einer Achse des Fahrzeugs, typischerweise je einen Querkraftwert für die Vorderachse und für die Hinterachse, sowie weitere Rechenmodelleingangsgrößen 4.For the calculation, each estimator receives measured or calculated lateral force values 3 at least one axis of the vehicle, typically each a lateral force value for the front axle and for the rear axle, as well as further computing model input variables 4 ,

Die erste Schätzeinrichtung 10 erhält zudem den dynamisch errechneten Reibwert vom Reibwertberechnungsmodul 40. Die zweite Schätzeinrichtung 10' hingegen arbeitet mit einem festen Reibwert von 1.The first treasury 10 also receives the dynamically calculated coefficient of friction from the coefficient of friction calculation module 40 , The second estimator 10 ' however, it works with a fixed coefficient of friction of 1.

Aus diesen Eingangsgrößen errechnen die Schätzeinrichtungen 10 und 10' jeweils eine geschätzte Quergeschwindigkeit 6 bzw. 6', die sie an die Auswahleinrichtung 30 ausgeben.The estimators calculate from these input variables 10 and 10 ' each an estimated lateral velocity 6 respectively. 6 ' send them to the selection device 30 output.

Die Auswahleinrichtung 30 wählt dann je nach Fahrsituation einen der beiden errechneten Quergeschwindigkeitsschätzwerte aus. In einer Ausführungsvariante kann als Auswahlkriterium der Schätzrestwert der Schätzeinrichtung 10' verwendet und hierfür in einem Auswahlsteuerungsmodul 32 angelegt sein. Übersteigt der Schätzrestwert der Schätzeinrichtung 10' einen bestimmten Schwellenwert nicht, so wird das Quergeschwindigkeitsergebnis der Schätzeinrichtung 10' ausgewählt. Übersteigt er hingegen den Schwellenwert, so wird das Ergebnis der Schätzeinrichtung 10 ausgewählt.The selection device 30 then selects one of the two calculated lateral speed estimates depending on the driving situation. In an embodiment variant, the estimated residual value of the estimating device can be selected as a selection criterion 10 ' used and in a selection control module 32 be created. If the estimated residual value of the estimator exceeds 10 ' does not reach a certain threshold, the lateral speed result of the estimator becomes 10 ' selected. On the other hand, if it exceeds the threshold, the result is the estimator 10 selected.

Als Schätzrestwert wird vorliegend die Differenz zwischen einer geschätzten Achsquerkraft und einer tatsächlichen Achsquerkraft verwendet, wie später beschrieben wird.In the present case, as the estimated residual value, the difference between an estimated lateral lateral force and an actual axial lateral force is used, as will be described later.

Zusammen mit dem Quergeschwindigkeitsschätzwert wird auch der entsprechende Reibwert ausgewählt, vorliegend im Falle der zweiten Schätzeinrichtung 10' der Reibwert von 1, und im Falle der ersten Schatzeinrichtung 10 der dynamisch errechnete Reibwert.Together with the lateral speed estimate, the corresponding coefficient of friction is also selected, in this case in the case of the second estimator 10 ' the coefficient of friction of 1, and in the case of the first Schatzeinrichtung 10 the dynamically calculated coefficient of friction.

In anderen Ausführungen kann auf die zweite Schätzeinrichtung 10' ganz oder teilweise verzichtet werden, wodurch auch die Auswahleinrichtung und das Auswahlsteuerungsmodul 32 entfallen können.In other embodiments, the second estimator may be used 10 ' be completely or partially omitted, which also the selection device and the selection control module 32 can be omitted.

Die Vorrichtung gibt dementsprechend sowohl den ermittelten Quergeschwindigkeitsschätzwert wie auch den zugehörigen Reibwert als Ausgabewert OUT weiter.The device accordingly outputs both the determined lateral speed estimation value and the associated coefficient of friction as the output value OUT.

Werden, wie im vorliegenden Beispiel, die Achsquerkräfte nicht unmittelbar gemessen, ist darüber hinaus die erste Schätzeinrichtung 10 und ggf. die zweite Schätzeinrichtung 10' mit einem Querkraftbestimmungsmodul 20 verbunden, welches die Gierwinkelbeschleunigung und Querbeschleunigung des Fahrzeuges bestimmt und hieraus die Eingangsgrößen-Achsquerkräfte 3 berechnet und an die Schätzeinrichtungen weitergibt. Hierbei kann wiederum die Gierwinkelbeschleunigung direkt einer Messung entstammen (in diesem Falle werden als Eingangsgrößen 2 die Gierwinkelbeschleunigung und die Querbeschleunigung eingegeben) oder aus der Gierwinkelgeschwindigkeit berechnet werden (in diesem Falle werden als Eingangsgrößen 2 die Gierwinkelgeschwindigkeit und die Querbeschleunigung eingegeben).If, as in the present example, the transverse axial forces are not measured directly, the first estimating device is beyond that 10 and optionally the second estimator 10 ' with a shear force determination module 20 which determines the yaw angular acceleration and lateral acceleration of the vehicle and from this the input variables-Achsquerkräfte 3 calculated and passed on to the estimators. Here, in turn, the yaw angular acceleration originate directly from a measurement (in this case are as input variables 2 the yaw angular acceleration and the lateral acceleration are inputted) or from the yaw angular velocity (in this case, as input variables 2 the yaw angular velocity and the lateral acceleration are input).

Die Eingangsgrößen-Querkräfte 3 (y) werden dann für die Vorderachse FF und für die Hinterachse FR, berechnet gemäß

Figure DE102007059136B4_0002
mit der Fahrzeugmasse m, dem Abstand a zwischen dem Schwerpunkt und der Vorderachse, dem Abstand b zwischen Schwerpunkt und Hinterachse, dem Radstand l = a + b und der Gierträgheit IZ des Fahrzeuges. Die benötigte Gierwinkelbeschleunigung ψ ..k wird mit Hilfe einer diskreten Ableitung der Gierwinkelgeschwindigkeit ψ .k errechnet:
Figure DE102007059136B4_0003
The input lateral forces 3 ( y ) are then calculated for the front axle F F and for the rear axle F R , calculated according to
Figure DE102007059136B4_0002
with the vehicle mass m, the distance a between the center of gravity and the front axle, the distance b between the center of gravity and the rear axle, the wheelbase l = a + b and the yaw inertia I Z of the vehicle. The required yaw angular acceleration ψ .. k is determined by means of a discrete derivative of the yaw rate ψ. k calculated:
Figure DE102007059136B4_0003

Die Abtastzeit (sampling time) ts wird mit Bezug auf 2 im Zusammenhang mit dem Rechenmodell der Schätzeinrichtung erläutert. Durch die Verwendung der Gierwinkelbeschleunigung als Berechnungsgrundlage wird die Gierwinkelgeschwindigkeit als potentielle Zustandsgröße des Rechenmodells in der Schätzeinrichtung eliminiert und ihre Dynamik in die Berechung der Ableitung verlagert. Dies verbessert die Berechnungseffizienz zusätzlich.The sampling time t s will be referred to 2 explained in connection with the calculation model of the estimator. By using the yaw angular acceleration as the basis for calculation, the yaw rate is eliminated as a potential state variable of the computational model in the estimator and their dynamics shifted in the calculation of the derivative. This additionally improves the calculation efficiency.

Der in der zweiten Schätzeinrichtung 10' verwendete Reibwert von 1 wird zur Berechnung des Endergebnisses somit dann herangezogen, wenn die nominale, nichtlineare Reifencharakteristik das Fahrzeugverhalten beschreiben kann. Dies beinhaltet die linearen Bereiche aller Reibungen (Asphalt, Schnee, Eis) wie auch die instabilen Bereiche der Reifen bei hohen Reibwerten. Dies ist typischerweise der Fall bei Geradeausfahren oder neutralem Fahren ohne meßbare Querkräfte, oder wenn die Schätzrestwerte unterhalb eines bestimmten Schwellenwertes liegen. Andere Bedingungen sind hierfür ebenfalls möglich.The one in the second treasury 10 ' The friction coefficient of 1 used is therefore used to calculate the final result if the nominal, non-linear tire characteristic can describe the vehicle behavior. This includes the linear areas of all friction (asphalt, snow, ice) as well as the unstable areas of the tires at high friction values. This is typically the case for straight-line driving or neutral driving without measurable shear forces, or when the estimated residual values are below a certain threshold. Other conditions are also possible.

Die Reibwerte werden im Reibwertberechnungsmodul 40 dann dynamisch zu einer erhöhten ausgenutzten Reibung (Utilized Friction) berechnet, wenn die nominalen Reifencharakteristiken das Fahrzeugverhalten nicht beschreiben können. Dies ist typischerweise der Fall in instabilen Bereichen auf Oberflächen mit geringer Reibung, wie Schnee oder Eis. Der Reibwert wird dann ermittelt als Größenordnung der maximalen Achsenbeschleunigung im Betrag, geteilt durch die Gravitationskonstante der Erde. Zudem wird ein Parameter κ addiert, der die ausgenutzte Reibung geringfügig erhöht und einerseits dafür sorgt, dass die Reifencharakteristik nicht zu schnell in Sättigung gerät, andererseits einen Sicherheitsabstand gewährleistet zur kleinstmöglichen Reibung der ausgenutzten Reibung. Hierdurch wird die Rückkopplung einer Gierwinkelgeschwindigkeit vermieden und dadurch die Berechnungskomplexität verringert.The coefficients of friction are in the coefficient of friction calculation module 40 then dynamically calculates an increased utilized friction when the nominal tire characteristics can not describe the vehicle behavior. This is typically the case in unstable areas on low friction surfaces, such as snow or ice. The coefficient of friction is then determined as the magnitude of the maximum axis acceleration in magnitude, divided by the gravitational constant of the earth. In addition, a parameter κ is added, which slightly increases the utilized friction and, on the one hand, ensures that the tire characteristic does not saturate too quickly, and on the other hand ensures a safety margin for the least possible friction of the utilized friction. This avoids the feedback of a yaw rate and thereby reduces the computational complexity.

2 zeigt eine Detailsicht der ersten Schätzeinrichtung 10 (und ggf. entsprechend der zweiten Schätzeinrichtung 10') der Vorrichtung 1. 2 shows a detailed view of the first estimation device 10 (and possibly according to the second estimator 10 ' ) of the device 1 ,

Die Schätzeinrichtung 10 umfaßt ein Fahrzeugdynamikmodul 12, welches die zusätzlichen Eingabegrößen 4 empfängt und die geschätzte Quergeschwindigkeit 6 berechnet und weitergibt. Das Fahrzeugdynamikmodul 12 ist mit einem Reifencharakteristikmodul 14 verbunden, an welches es die Reifenwinkelgrößen übermittelt. Das Reifencharakteristikmodul 14 empfängt darüber hinaus den dynamisch berechneten Reibwert (hier nicht dargestellt) von dem Reibwertberechnungsmodul 40 (oder, bei der zweiten Schätzwerteinrichtung nutzt den Wert 1).The treasury 10 includes a vehicle dynamics module 12 which the additional input sizes 4 receives and the estimated lateral speed 6 calculated and passed on. The vehicle dynamics module 12 is with a tire characteristic module 14 connected to which it transmits the tire angle sizes. The tire characteristic module 14 also receives the dynamically calculated coefficient of friction (not shown here) from the coefficient of friction calculation module 40 (or, at the second estimator uses the value 1).

Das Reifencharakteristikmodul 14 greift zu auf gespeicherte Reifencharakteristikwerte und/oder errechnet diese mit Hilfe einer Rechenvorschrift. Dies wird mit Bezug auf 3 näher erläutert. Damit berechnet das Modul entsprechend die geschätzten Achsquerkräfte, die in der Vergleichseinrichtung 16 mit den auf Messung basierenden tatsächlichen Eingangsgrößen-Achsquerkräften 3 verglichen werden. Hierzu ist das Reifencharakteristikmodul 14 mit der Vergleichseinrichtung 16 verbunden. Die Differenz dieser Werte bildet den Schätzrestwert, der über ein Feedbackelement 18 in das Fahrzeugdynamikmodul 12 rückgekoppelt wird, wodurch im Fahrzeugdynamikmodul 12 ein Zustandsupdate an der geschätzten Quergeschwindigkeit durchgeführt wird und die Berechnungen dort in einem neuen Schritt erfolgen.The tire characteristic module 14 accesses stored tire characteristic values and / or calculates them using a calculation rule. This will be with reference to 3 explained in more detail. Thus, the module calculates the estimated lateral forces in the comparator accordingly 16 with the measurement based actual input axis lateral forces 3 be compared. This is the tire characteristic module 14 with the comparison device 16 connected. The difference of these values forms the estimated residual value, which via a feedback element 18 in the vehicle dynamics module 12 is fed back, which in the vehicle dynamics module 12 a state update is performed on the estimated lateral velocity and the calculations are done there in a new step.

In der Zustandsraumgleichung des Rechenmodells der Schätzeinrichtung 10 bzw. 10', welche ein diskretes nichtlineares System darstellt, mit

Figure DE102007059136B4_0004
stellt die Quergeschwindigkeit v ^y den Zustand
Figure DE102007059136B4_0005
dar. Das Dach zeigt an, dass es sich hierbei um geschätzte Signale handelt, im Gegensatz zu direkt oder indirekt gemessenen Signalen. Die Eingabegröße u ist durch die gemessenen Signale gegeben, d. h. durch die Querbeschleunigung ay, die Längsgeschwindigkeit vx und die gemessene Gierwinkelgeschwindigkeit ψ .. Aus
Figure DE102007059136B4_0006
In the state space equation of the calculation model of the estimator 10 respectively. 10 ' , which represents a discrete nonlinear system, with
Figure DE102007059136B4_0004
the lateral velocity v ^ y represents the state
Figure DE102007059136B4_0005
The roof indicates that these are estimated signals, in contrast to directly or indirectly measured signals. The input quantity u is given by the measured signals, ie by the lateral acceleration a y , the longitudinal velocity v x and the measured yaw angular velocity ψ .. Off
Figure DE102007059136B4_0006

Diese Gleichung wird mit der Euler-Integrationsmethode diskretisiert, unter Verwendung der Abtastzeit (sampling time) ts. v ^y,k+1 = v ^y,k + ts(ay,k – vx,kψ .k) (5) This equation is discretized using the Euler integration method, using the sampling time t s . v ^ y, k + 1 = v ^ y, k + t s (a y, k - v x, k ψ. k ) (5)

Zu beachten ist, dass das Modell ein offener Integrierer ist. Die Schräglaufwinkel α ^F, α ^R an den Reifen sind

Figure DE102007059136B4_0007
Note that the model is an open integrator. The slip angles α ^ F , α ^ R on the tires are
Figure DE102007059136B4_0007

Zusätzliche Fahrzeugparameter sind der Abstand a zwischen dem Schwerpunkt und der Vorderachse und der Abstand b zwischen dem Schwerpunkt und der Hinterachse. Eine weitere Eingabegröße ist, der Reifeneinschlagswinkel δ. Ausgabegrößen des Modells sind die geschätzten Querkräfte an der Vorderachse F ^F und an der Hinterachse F ^R, abhängig von den Schräglaufwinkeln und der Reibung μ.Additional vehicle parameters are the distance a between the center of gravity and the front axle and the distance b between the center of gravity and the rear axle. Another input size is the tire impact angle δ. Output quantities of the model are the estimated lateral forces on the front axle F ^ F and on the rear axle F ^ R , depending on the slip angles and the friction μ.

Figure DE102007059136B4_0008
Figure DE102007059136B4_0008

Das Feedbackelement 18 kann beispielsweise auf eine der folgenden zwei Arten verwirklicht sein, um die rückgeführte Größe zu ermitteln. Erstens durch Zuweisung der Pole des geschlossenen Kreises auf definierte Werte, z. B. schnellere Pole als die Steuerung, oder zweitens durch Anwendung des erweiterten Kálmán-Filter-Algorithmus. Im ersteren Falle ist das entsprechende Gleichungssystem zu lösen, im zweiten Falle die entsprechende Riccati-Gleichung. Diese analytischen Lösungsansätze vereinfachen die Berechnung und erhöhen zudem die Robustheit des Verfahrens.The feedback element 18 For example, it may be implemented in one of the following two ways to determine the recirculated size. First, by assigning the poles of the closed circle to defined values, e.g. B. faster poles than the controller, or secondly by using the extended Kálmán filter algorithm. In the former case, the corresponding equation system is to be solved, in the second case the corresponding Riccati equation. These analytical approaches simplify the calculation and also increase the robustness of the method.

Für beide Ansätze ist die Kenntnis der Jacobi-Matrizen im Arbeitspunkt erforderlich. Die Jakobi'sche Systemmatrix wird hierbei berechnet mit

Figure DE102007059136B4_0009
Both approaches require knowledge of the Jacobi matrices at the operating point. The Jakobi system matrix is calculated with
Figure DE102007059136B4_0009

Die Ausgabematrix istThe output matrix is

Figure DE102007059136B4_0010
Figure DE102007059136B4_0010

Gemeinsames Element beider Ansätze ist auch die Korrektur des nächsten Schrittes, wie in Gleichung (5) definiert, durch Verwendung der Schätzrestwerte und eines Rückkopplungskoeffizienten:

Figure DE102007059136B4_0011
The common element of both approaches is also the correction of the next step, as defined in equation (5), by using the estimated residual values and a feedback coefficient:
Figure DE102007059136B4_0011

Der Rückkopplungskoeffizient K k ist abhängig von dem tatsächlichen Arbeitspunkt, der durch C in Gleichung (9) definiert ist.The feedback coefficient K k is dependent on the actual operating point defined by C in equation (9).

3 zeigt in Teil B den Verlauf der im Reifencharakteristikmodul 14 verwendeten nichtlinearen Reifencharakteristiken gemäß eines Bürstenmodells, und in Teil A deren Ableitung. Die Verwendung der nichtlinearen Charakteristiken wird praktisch durch die erhöhte Berechnungseffizienz der Schätzwerte ermöglicht, und erlaubt eine qualitativ hochwertige Schätzung auch in Grenzsituationen. 3 shows in Part B the course of the tire characteristic module 14 used nonlinear tire characteristics according to a brush model, and in Part A their derivative. The use of the nonlinear characteristics is made possible in practice by the increased computational efficiency of the estimates, and allows a high-quality estimation even in borderline situations.

Für die Kräftecharakteristik am Reifen, oder Achsencharakteristik, kann jede verfügbare Reifencharakteristik verwendet werden, sowohl in analytischer Form wie etwa Pacejkas Magischer Formel und/oder des Bürstenmodells und/oder als gespeicherte Tabelle mit Meßwerten. Die in A dargestellte Ableitung ist dafür wichtig, eine optimale Steuerung im Arbeitspunkt zu erreichen. Sie ist durch einen Schwellenwert, der nicht Null ist, begrenzt, um im Falle des Eintretens in den Sättigungsbereich den Zustand leichter zurück in einen Bereich der Nichtsättigung zu bringen.For the force characteristic on the tire, or axle characteristic, any available tire characteristic can be used, both in analytical form such as Pacejka's magic formula and / or the brush model and / or as a stored table with measured values. The derivative shown in A is important for achieving optimum control at the operating point. It is limited by a nonzero threshold to more easily bring the state back into a region of unsaturation in the event of saturation.

4 zeigt eine Übersicht über einige Schritte des Verfahrens, wie es in der Vorrichtung und insbesondere in der Schätzeinrichtung ausgeführt wird. Die hier abgebildete Abfolge dient nur zur Übersicht und stellt nicht eine zwingende Ausführungsreihenfolge der Schritte dar. Diese und die übrigen, hier nicht dargestellten Schritte und ihre genauen Zusammenhänge und Abhängigkeiten sind zuvor mit Bezug auf die Vorrichtung des Ausführungsbeispiels ausführlich erläutert worden. 4 shows an overview of some steps of the method, as it is carried out in the device and in particular in the estimator. The sequence shown here is only for clarity and does not constitute a mandatory order of execution of the steps. These and the other steps, not shown here, and their exact relationships and dependencies have been previously explained in detail with reference to the device of the embodiment.

Die vorliegende Erfindung kann in Hardware, Software oder Kombinationen davon verwirklicht werden. Insbesondere können die dargestellten Module und Einrichtungen unmittelbar als Schritte eines Verfahrens verwirklicht sein, insbesondere als automatisch ausgeführte Arbeitsschritte eines entsprechend programmierten Computers. Die hierfür erforderlichen Programmanweisungen können auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sein und ein Computerprogrammprodukt verwirklichen.The present invention may be implemented in hardware, software or combinations thereof. In particular, the illustrated modules and devices can be realized directly as steps of a method, in particular as automatically executed working steps of a correspondingly programmed computer. The program instructions required for this purpose can be stored on a computer-readable medium and implement a computer program product.

Das vorgeschlagene System stellt eine Vorrichtung zur Zustandsschätzung von Fahrzeugen bereit, die aufgrund ihrer hohen Effizienz besonders schnell und zuverlässig geschätzte Quergeschwindigkeits- und Reibwerte liefert. Durch ihre Effizienz ist die Vorrichtung in der Lage, auch nichtlineare Reifencharakteristiken zu verarbeiten und somit auch in Grenzsituationen zuverlässige Werte zu erzeugen. In ihrem Aufbau mit zwei Schätzeinrichtungen, von der eine mit einem Reibwert von 1 und eine weitere mit einer erhöhten ausgenutzten Reibung (Utilized Friction) arbeitet, können mehrdeutige Berechnungsergebnisse eindeutig aufgelöst werden.The proposed system provides a device for state estimation of vehicles, which provides particularly fast and reliable estimated lateral speed and friction values due to their high efficiency. Due to its efficiency, the device is able to process also non-linear tire characteristics and thus to produce reliable values even in borderline situations. In its construction with two estimators, one with a coefficient of friction of 1 and another with an increased utilized friction (Utilized Friction) works, ambiguous calculation results can be resolved clearly.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtung zur Zustandsschätzung von FahrzeugenDevice for condition estimation of vehicles
22
Eingangsgrößeninput variables
33
Eingangsgrößen AchsquerkräfteInput values of the axle transverse forces
44
zusätzliche Eingabegrößenadditional input sizes
6, 6'6, 6 '
geschätzte Quergeschwindigkeitestimated lateral velocity
10, 10'10, 10 '
Schatzeinrichtungtreasure device
1212
FahrzeugdynamikmodulVehicle dynamics module
1414
ReifencharakteristikmodulTire characteristic module
1616
Vergleichseinrichtungcomparator
1818
FeedbackelementFeedback element
2020
QuerkraftbestimmungsmodulLateral force determination module
3030
Auswahleinrichtungselector
3232
AuswahlsteuerungsmodulSelection control module
4040
ReibwertberechnungsmodulReibwertberechnungsmodul
100100
Bestimmen EingangsquerkraftDetermine incoming lateral force
110110
Bestimmen SchätzquerkraftDetermine estimated lateral force
120120
Differenzbildungdifferencing
130130
FeedbackberechnungFeedback calculation
140140
Berechnung des ModellzustandesCalculation of the model state
150150
Ermitteln der ReifencharakteristikDetermining the tire characteristics
OUTOUT
Ausgabegrößenoutput sizes

Claims (27)

Verfahren zur Zustandsschätzung von Fahrzeugen, wobei eine geschätzte Quergeschwindigkeit eines Fahrzeuges und ein geschätzter Reibwert zwischen den Reifen des Fahrzeuges und einer Fahrbahn ermittelt werden, eine Querkraft jeweils mindestens einer Achse des Fahrzeugs bestimmt wird (100), die geschätzte Quergeschwindigkeit unter Verwendung der Querkraft berechnet wird (140), dadurch gekennzeichnet, dass ein Schätzrestwert berechnet wird (120), der eine Querkraftdifferenz enthält, und der Schätzrestwert auf die Berechnung der geschätzten Quergeschwindigkeit rückgekoppelt wird (130).A method for state estimation of vehicles, wherein an estimated lateral velocity of a vehicle and an estimated coefficient of friction between the tires of the vehicle and a roadway are determined, a lateral force of at least one axis of the vehicle is determined ( 100 ), the estimated lateral velocity is calculated using the lateral force ( 140 ), characterized in that an estimated residual value is calculated ( 120 ), which contains a lateral force difference, and the estimated residual value is fed back to the calculation of the estimated lateral velocity ( 130 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der geschätzten Quergeschwindigkeit unter Rückkopplung des Schätzrestwertes auf analytischem Wege erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the calculation of the estimated lateral velocity takes place with feedback of the estimated residual value by analytical means. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkopplung durch Polvorgabe realisiert ist.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the feedback is realized by Polvorgabe. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der geschätzten Quergeschwindigkeit unter Rückkopplung des Schätzrestwertes durch Lösen eines Gleichungssystems erfolgt.A method according to claim 3, characterized in that the calculation of the estimated lateral velocity takes place with feedback of the estimated residual value by solving a system of equations. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückkopplung durch einen erweiterten Kalman-Filter realisiert ist.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the feedback is realized by an extended Kalman filter. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der geschätzten Quergeschwindigkeit unter Rückkopplung des Schätzrestwertes durch Lösen einer Riccati-Gleichung erfolgt.A method according to claim 5, characterized in that the calculation of the estimated lateral velocity takes place with feedback of the estimated residual value by solving a Riccati equation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gierwinkelbeschleunigung und eine Querbeschleunigung bestimmt werden und die Querkraft jeweils mindestens einer Achse des Fahrzeugs bestimmt wird unter Verwendung der Gierwinkelbeschleunigung und der Querbeschleunigung.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that a yaw angular acceleration and a lateral acceleration are determined and the lateral force of at least one axis of the vehicle is determined using the yaw angular acceleration and the lateral acceleration. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gierwinkelgeschwindigkeit bestimmt wird und die Gierwinkelbeschleunigung bestimmt wird unter Ermittlung der Ableitung der Gierwinkelgeschwindigkeit.A method according to claim 7, characterized in that a yaw rate is determined and the yaw angular acceleration is determined by determining the derivative of the yaw rate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkraftdifferenz berechnet wird unter Vergleich einer geschätzten Querkraft mit der bestimmten Querkraft.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the lateral force difference is calculated by comparing an estimated lateral force with the determined lateral force. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der geschätzte Reibwert ermittelt wird unter Verwendung eines um einen Offsetparameter erhöhten ausgenutzten Reibwertes.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the estimated coefficient of friction is determined using an increased by an offset parameter exploited coefficient of friction. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass parallel eine Berechnung einer zweiten geschätzten Quergeschwindigkeit unter Rückkopplung eines zweiten Schätzrestwertes erfolgt, wobei ein zweiter geschätzter Reibwert von 1 verwendet wird.A method according to claim 10, characterized in that in parallel a calculation of a second estimated lateral velocity takes place with feedback of a second estimated residual value, wherein a second estimated coefficient of friction of 1 is used. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine der parallel berechneten geschätzten Quergeschwindigkeiten ausgewählt wird.A method according to claim 11, characterized in that one of the parallel calculated estimated transverse velocities is selected. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite geschätzte Quergeschwindigkeit ausgewählt wird unter der Bedingung, dass der zweite Schätzrestwert unterhalb eines Schwellenwertes liegt.A method according to claim 12, characterized in that the second estimated lateral velocity is selected under the condition that the second estimated residual value is below a threshold value. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzrestwert berechnet wird auf Basis einer nichtlinearen Reifencharakteristik.Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that the estimated residual value is calculated on the basis of a nonlinear tire characteristic. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Reifencharakteristik unter Verwendung einer mathematischen Funktion definiert ist.A method according to claim 14, characterized in that the tire characteristic is defined using a mathematical function. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mathematische Funktion Pacejka's Magic Formula und/oder das Bürstenmodell umfaßt.Method according to claim 15, characterized in that the mathematical function comprises Pacejka's Magic Formula and / or the brush model. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Reifencharakteristikwerte mindestens teilweise aus einer gespeicherten Tabelle abgerufen werden.Method according to one of claims 14 to 16, characterized in that the tire characteristic values are at least partially retrieved from a stored table. Vorrichtung zur Zustandsschätzung von Fahrzeugen (1) mit einer ersten Schätzeinrichtung (10) zum Ermitteln einer geschätzten Quergeschwindigkeit (6) eines Fahrzeuges, Mitteln (40) zur Bestimmung eines geschätzten Reibwertes zwischen den Reifen des Fahrzeuges und einer Fahrbahn, und Querkraftbestimmungsmittel (20) zur Bestimmung einer Querkraft (3) jeweils mindestens einer Achse des Fahrzeugs, wobei die Schätzeinrichtung (10, 12, 14, 16, 18) ausgebildet ist, die geschätzte Quergeschwindigkeit unter Verwendung der Querkraft zu berechnen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schätzrestwert berechnet wird, der eine Querkraftdifferenz enthält, und der Schätzrestwert auf die Berechnung der geschätzten Quergeschwindigkeit rückgekoppelt wird.Device for condition estimation of vehicles ( 1 ) with a first estimating device ( 10 ) for determining an estimated lateral velocity ( 6 ) of a vehicle, means ( 40 ) for determining an estimated coefficient of friction between the tires of the vehicle and a road, and lateral force determining means ( 20 ) for determining a transverse force ( 3 ) each at least one axis of the vehicle, wherein the estimation device ( 10 . 12 . 14 . 16 . 18 ), the estimated lateral velocity using to calculate the lateral force, characterized in that an estimated residual value is calculated, which contains a lateral force difference, and the estimated residual value is fed back to the calculation of the estimated lateral velocity. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schätzeinrichtung ausgebildet ist, die Berechnung der geschätzten Quergeschwindigkeit unter Rückkopplung des Schätzrestwertes auf analytischem Wege auszuführen.Apparatus according to claim 18, characterized in that the estimation means is adapted to carry out the calculation of the estimated lateral velocity by feedback of the estimated residual value by analytical means. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkraftbestimmungsmittel ausgebildet sind, eine Gierwinkelbeschleunigung und eine Querbeschleunigung zu bestimmen und die Querkraft jeweils mindestens einer Achse des Fahrzeugs unter Verwendung der Gierwinkelbeschleunigung und der Querbeschleunigung zu berechnen.Device according to one of claims 18 or 19, characterized in that the lateral force determining means are adapted to determine a yaw angular acceleration and a lateral acceleration and to calculate the lateral force of at least one axis of the vehicle using the yaw angular acceleration and the lateral acceleration. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Querkraftbestimmungsmittel ausgebildet sind, eine Gierwinkelgeschwindigkeit zu bestimmen und die Gierwinkelbeschleunigung bestimmt wird unter Ermittlung der Ableitung der Gierwinkelgeschwindigkeit.Apparatus according to claim 20, characterized in that the lateral force determining means are adapted to determine a yaw rate and the yaw angular acceleration is determined to determine the derivative of the yaw rate. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Schätzeinrichtung ausgebildet ist, die Querkraftdifferenz unter Vergleich einer geschätzten Querkraft mit der bestimmten Querkraft zu berechnen, wobei die geschätzte Querkraft auf Basis der Berechnung der geschätzten Quergeschwindigkeit bestimmt wird.An apparatus according to any one of claims 18 to 21, characterized in that the estimating means is arranged to calculate the lateral force difference by comparing an estimated lateral force with the determined lateral force, the estimated lateral force being determined based on the calculation of the estimated lateral velocity. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bestimmung eines geschätzten Reibwertes ein Reibwertberechnungsmodul (40) enthalten, welches ausgebildet ist, den geschätzten Reibwert unter Verwendung eines um einen Offsetparameter erhöhten ausgenutzten Reibwertes zu ermitteln.Device according to one of claims 18 to 22, characterized in that the means for determining an estimated coefficient of friction, a Reibwertberechnungsmodul ( 40 ), which is designed to determine the estimated coefficient of friction using an increased by an offset parameter exploited coefficient of friction. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Schätzeinrichtung (10') enthalten ist, die ausgebildet ist, parallel zur ersten Schätzeinrichtung eine Berechnung einer zweiten geschätzten Quergeschwindigkeit (6') unter Rückkopplung eines zweiten Schätzrestwertes durchzuführen, wobei ein zweiter geschätzter Reibwert von 1 verwendet wird.Device according to claim 23, characterized in that a second estimating device ( 10 ' ), which is designed to calculate, in parallel with the first estimating device, a calculation of a second estimated transverse speed ( 6 ' ) using feedback of a second estimated residual value using a second estimated coefficient of friction of 1. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswahleinrichtung (30, 32) enthalten ist, die ausgebildet ist, eine der parallel berechneten geschätzten Quergeschwindigkeiten auszuwählen.Apparatus according to claim 24, characterized in that a selection device ( 30 . 32 ) configured to select one of the estimated estimated parallel velocities calculated in parallel. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Schätzeinrichtung (10, 14) ausgebildet ist, den Schätzrestwert auf Basis einer nichtlinearen Reifencharakteristik zu berechnen.Device according to one of claims 18 to 25, characterized in that the estimating device ( 10 . 14 ) is configured to calculate the estimated residual value on the basis of a nonlinear tire characteristic. Auf einem computerlesbaren Speichermedium gespeichertes Computerprogrammprodukt, welches computerlesbare Programmittel zur Ausführung der Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17 durch einen Computer enthält.A computer program product stored on a computer readable storage medium containing computer readable program means for performing the steps of the method of any one of claims 1 to 17 by a computer.
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