[go: up one dir, main page]

DE102006009682A1 - Dual-tracked vehicle`s driving condition determining method, involves using tire or wheel forces in vehicle-transverse direction, direction of vehicle-vertical axis and direction of longitudinal direction as value measured at vehicle - Google Patents

Dual-tracked vehicle`s driving condition determining method, involves using tire or wheel forces in vehicle-transverse direction, direction of vehicle-vertical axis and direction of longitudinal direction as value measured at vehicle Download PDF

Info

Publication number
DE102006009682A1
DE102006009682A1 DE102006009682A DE102006009682A DE102006009682A1 DE 102006009682 A1 DE102006009682 A1 DE 102006009682A1 DE 102006009682 A DE102006009682 A DE 102006009682A DE 102006009682 A DE102006009682 A DE 102006009682A DE 102006009682 A1 DE102006009682 A1 DE 102006009682A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vehicle
vertical axis
measured
tire
forces
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102006009682A
Other languages
German (de)
Inventor
Mirek GÖBEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102006009682A priority Critical patent/DE102006009682A1/en
Publication of DE102006009682A1 publication Critical patent/DE102006009682A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00Testing of vehicles
    • G01M17/007Wheeled or endless-tracked vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W40/00Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models
    • B60W40/10Estimation or calculation of non-directly measurable driving parameters for road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub unit, e.g. by using mathematical models related to vehicle motion
    • B60W40/103Side slip angle of vehicle body
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2230/00Monitoring, detecting special vehicle behaviour; Counteracting thereof
    • B60T2230/02Side slip angle, attitude angle, floating angle, drift angle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60TVEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2270/00Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/86Optimizing braking by using ESP vehicle or tyre model

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)

Abstract

The method involves estimating a side slip angle by a mathematical model on the basis of an actual value measured at a vehicle and by an observer valuation based on the model. Tire forces or wheel forces in a vehicle-transverse direction, a direction of vehicle-vertical axis and a direction of vehicle-longitudinal direction are used as the value measured at the vehicle. Yaw acceleration of the vehicle is determined by formation of moment equilibrium around the vehicle-vertical axis in consideration of an estimated moment of inertia of the vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Fahrzustands eines zweispurigen Fahrzeugs durch Schätzung des Schwimmwinkels über ein mathematisches Modell aufgrund aktuell am Fahrzeug gemessener Werte sowie mittels eines auf diesem Modell basierenden Beobachteransatzes. Zum bekannten Stand der Technik wird beispielshalber auf die DE 43 25 413 C2 verwiesen.The invention relates to a method for determining the driving state of a two-lane vehicle by estimating the slip angle via a mathematical model based on values currently measured on the vehicle and by means of an observer approach based on this model. The prior art is by way of example on the DE 43 25 413 C2 directed.

Bei in Serie befindlichen Fahrdynamik-Regelsystemen für Kraftfahrzeuge (bspw. dem bekannten ESP) werden geeignete Regeleingriffe zum Stabilisieren des Fahrzeugs aus einer Fahrzustandsberechnung abgeleitet, die geeignet am Fahrzeug gemessene Größen berücksichtigt. Insbesondere handelt es sich bei diesen gemessenen Größen um die Fahrgeschwindigkeit in Verbindung mit den jeweiligen Raddrehzahlen, sowie um die Fahrzeug-Querbeschleunigung und die Gierrate bei Kurvenfahrt, die zum vom Fahrer vorgegebenen Lenkwinkel unter Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit in Relation gesetzt werden. Gemessen wird ferner oftmals noch die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs.at in series driving dynamics control systems for motor vehicles (For example, the known ESP) to stabilize appropriate control interventions of the vehicle derived from a driving state calculation, the appropriate taken into account on the vehicle. In particular, these measured quantities are the Driving speed in connection with the respective wheel speeds, as well as the vehicle lateral acceleration and the yaw rate when cornering, given to the driver Steering angle under consideration the travel speed are related. It is measured often also the longitudinal acceleration of the vehicle.

Bekanntlich wäre zumindest für übliche Fahrzustände, d.h. solche, bei denen die Fahrzeug-Räder noch eine gewisse Bodenhaftung besitzen, eine relativ genaue Aussage über den aktuellen Fahrzustand möglich, wenn der Schwimmwinkel des Fahrzeugs ausreichend genau bekannt wäre. Eine Messung des Schwimmwinkels eines zweispurigen Fahrzeugs ist für einen Großserieneinsatz bislang noch nicht möglich. Schätzverfahren zur Ermittlung des Schwimmwinkels sind grundsätzlich bekannt (vgl. die o.g. Schrift), jedoch sind diese zumeist nicht ausreichend genau bzw. benötigen eine zu hohe Rechenkapazität, so dass aus diesem Grunde eine verlässliche Schwimmwinkelschätzung in Echtzeit nicht möglich ist. Insbesondere Fahrsituationen mit langsamen Schwimmwinkelaufbau, mit Einwirken von äußeren Kräften (Wind, Auftriebskräfte, Reibung) und dem Vorfinden von unterschiedlichen Reibwerten je Rad oder Achse stellen hohe Anforderungen an die Berechnungsalgorithmen des Schwimmwinkels. Heutige Messgrößen geben nicht alle notwendigen Informationen wieder, die in den genannten Situationen notwendig sind, um eindeutig auf den Fahrzustand schließen zu können.generally known would be at least for usual driving conditions, i. those where the vehicle wheels are still have a certain grip, a relatively accurate statement about the current driving condition possible, if the slip angle of the vehicle would be known with sufficient accuracy. A Measuring the slip angle of a two-lane vehicle is for one Large-scale production not possible yet. estimation methods for determining the float angle are known in principle (see. Writing), but these are usually not sufficiently accurate or need too much computing capacity, so for that reason a reliable float angle estimation in Real time not possible is. In particular, driving situations with slow slip angle build-up, with the influence of external forces (wind, Buoyancy forces Friction) and the finding of different coefficients of friction per wheel or axis place high demands on the calculation algorithms of the slip angle. Today's metrics do not give all the necessary Information again, necessary in the situations mentioned are to be able to conclude clearly on the driving condition.

Hier nun eine Verbesserung aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.Here Now to show an improvement is the task of the present Invention.

Die Lösung dieser Aufgabe ist für ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass als am Fahrzeug gemessene Werte die Reifenkräfte oder Radkräfte zumindest in Fahrzeug-Querrichtung, vorzugsweise auch in Richtung der Fahrzeug-Hochachse sowie in Fahrzeug-Längsrichtung, verwendet werden, ferner zumindest ein Lenkwinkel für beiden Räder der Vorderachse sowie ggf. der Hinterachse, und weiterhin insbesondere zum Abgleich des Beobachteransatzes die gemessene Gierrate oder Gierbeschleunigung sowie die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs. Letztere kann wie üblich aus den Raddrehzahlen ermittelt werden.The solution this task is for a method according to the preamble of claim 1, characterized that the values measured on the vehicle are the tire forces or wheel forces at least in the vehicle transverse direction, preferably also in the direction the vehicle vertical axis and in the vehicle longitudinal direction, be used, further at least one steering angle for both Wheels of the Front axle and possibly the rear axle, and further in particular to calibrate the observer approach the measured yaw rate or yaw acceleration as well as the longitudinal speed of the vehicle. The latter can, as usual from the wheel speeds be determined.

Die Genauigkeit eines Schätzverfahrens für den Fzg.-Schwimmwinkel kann mit konkret ermittelten Messwerten für die an den Rädern bzw. Reifen des Fahrzeugs herrschenden bzw. anliegenden Kräfte gegenüber dem bekann ten Stand der Technik deutlich gesteigert werden. Insbesondere können durch die Verwendung aktueller und somit genauer Radkräfte an anderer Stelle des Schätzverfahrens Vereinfachungen vorgenommen werden, die zur Verkürzung der Rechenzeiten führen und dabei noch ausreichend genaue Resultate liefern. Ferner ist ein laufender Abgleich des Beobachteransatzes zumindest hinsichtlich der am Rad herrschenden Querkräfte möglich, die zusätzlich wie grundsätzlich bekannt anhand der jeweiligen radindividuellen Normalkraft (in Richtung der Fzg.-Hochachse) sowie über den jeweiligen radindividuellen Schräglaufwinkel unter Verwendung bekannter Reifenparameter bestimmt werden können. Entsprechendes gilt für die Gierrate oder die Gierbeschleunigung des Fahrzeugs, wenn diese sowohl gemessen bzw. durch zeitliche Differentiation aus einem Messwert gewonnnen wird, als auch durch Bildung eines Momentengleichgewichts um die Fahrzeughochachse unter Berücksichtigung des geeignet bestimmten Massenträgheitsmoments des Fahrzeugs ermittelt wird. Dieses Massenträgheitsmoment kann hierfür mehrmals unter iterativer Verbesserung bestimmt werden, indem durch die Bildung eines aus den gemessenen Radkräften abgeleiteten Momentengleichgewichts um die durch den Fahrzeug-Schwerpunkt verlaufende Fahrzeug-Hochachse das aktuelle Giermoment bestimmt und dieses durch die gemessene oder die sich aus einer zeitlichen Ableitung der gemessenen Gierrate ergebende Gierbeschleunigung dividiert wird. Dies ist in einer am gleichen Tag eingereichten weiteren Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Titel „Fahrdynamik-Regelsystem eines zweispurigen Fahrzeugs" beschrieben, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird und deren Inhalt durch Referenz auch Inhalt der vorliegenden Anmeldung ist.The Accuracy of an estimation method for the Vehicle slip angle can be determined with specific measured values for the the wheels or tires of the vehicle prevailing or applied forces against the the prior art has been significantly increased. Especially can through the use of actual and thus more accurate wheel forces on others Place of the estimation procedure Simplifications are made, which lead to the shortening of the calculation times and still provide sufficiently accurate results. Further, a ongoing comparison of the observer approach, at least with regard to the wheel forces acting on the wheel possible, the additional as basically known from the respective wheel-individual normal force (in the direction the Fzg. Hochachse) as well as over the respective wheel-specific slip angle using known tire parameters can be determined. The same applies to the yaw rate or the yaw acceleration of the vehicle when measured both or by temporal differentiation from a measured value gewonnnen as well as by forming a moment equilibrium around the Vehicle vertical axis under consideration the suitably determined mass moment of inertia of the vehicle is determined. This moment of inertia can this several times be determined by iterative improvement, by the formation one of the measured wheel forces derived moment equilibrium around that through the vehicle's center of gravity extending vehicle vertical axis determines the current yaw moment and this measured by or arising from a temporal Derivative of the measured yaw rate resulting yaw acceleration divided becomes. This is in a filed on the same day another patent application the applicant with the title "vehicle dynamics control system a two-lane vehicle ", to hereby expressly Reference is made and their content by reference also content of the present application.

Im weiteren wird ein bevorzugtes Fahrzeugmodell sowie ein bevorzugter Beobachteransatz näher beschrieben. Die hierbei verwendeten Formelzeichen sind am Ende der Beschreibung aufgelistet, ferner wird auf die beigefügten Abbildungen (Abb.) 14 verwiesen.Furthermore, a preferred vehicle model and a preferred observer approach will be closer wrote. The symbols used here are listed at the end of the description, and the accompanying figures (fig.) 1 - 4 directed.

Das Fahrzeug wird mit Hilfe eines mathematischen, parametrischen und zeitinvarianten Modells beschrieben. Das Modell soll folgende Eigenschaften beinhalten: Einen starren Fahrzeugkörper mit Masse m, Breite b, Länge l, sowie vier Reifen mit Sättigungsverhalten und einer Reifen-Seitenkraft-Funktion = f(α, κ Fz). Bei der Modellierung finden die in 1 dargestellten Koordinatensysteme und Abmaße ihre Anwendung.The vehicle is described using a mathematical, parametric and time-invariant model. The model should include the following properties: A rigid vehicle body with mass m, width b, length l, and four tires with saturation behavior and a tire side force function = f (α, κ F z ). In modeling, the in 1 coordinate systems and dimensions used.

Zur Notation des mathematischen Modells wird eine allgemeine, nichtlineare Zustandsraumdarstellung verwendet, die durch folgende Gleichungen (1) definiert wird:

Figure 00040001
For the notation of the mathematical model, a general, non-linear state space representation is used, which is defined by the following equations (1):
Figure 00040001

Hierin sind Prozessstörungen d Sys und Messrauschen d Mess enthalten.This includes process disturbances d Sys and measurement noise d meas .

In 2 sind die gewählten Eingänge u, die Zustände z und die Ausgänge y des Fahrzeugmodells aufgeführt.In 2 the selected inputs u , the states z and the outputs y of the vehicle model are listed.

Die Schwimmwinkel an der Vorderachse bzw. an der Hinterachse des Fahrzeugs definieren sich zu:

Figure 00040002
sowie
Figure 00040003
The slip angles at the front axle or at the rear axle of the vehicle are defined as:
Figure 00040002
such as
Figure 00040003

Für die Schräglaufwinkel der Räder, für die die Annahme getroffen wird, dass diese für das rechte und linke Rad einer Achse gleich sind, gilt: αV = δV – βV (Gleichung 4) αH = δH – βH (Gleichung 5) For the slip angles of the wheels assumed to be the same for the right and left wheels of an axle, the following applies: α V = δ V - β V (Equation 4) α H = δ H - β H (Equation 5)

Die Querkraft des Reifens ist unter anderem eine Funktion der Reifennormalkraft sowie des Schräglaufwinkels und wird nach folgender Gleichung angenähert. Kombinierte Schlupfzustände werden dabei zunächst nicht betrachtet. Folgendes Reifenmodell mit Sättigungsverhalten und den grundsätzlich bekannten Reifenparametern kia und kib kann verwendet werden:

Figure 00050001
The lateral force of the tire is inter alia a function of the tire normal force as well as the slip angle and is approximated by the following equation. Combined slip states are initially not considered. The following tire model with saturation behavior and the basically known tire parameters k ia and k ib can be used:
Figure 00050001

Damit liegen die Reifenquerkräfte in Radkoordinaten vor und müssen im nächsten Schritt in das körperfeste Fahrzeug-Koordinatensystem transformiert werden:

Figure 00050002
=> KFix = cosδi·RFix – sinδi·RFiy (Gleichung 8) => KFiy = sinδi·RFix + cosδi·RFiy (Gleichung 9) Thus, the tire lateral forces are present in wheel coordinates and must be transformed into the body-fixed vehicle coordinate system in the next step:
Figure 00050002
=> K F ix = cosδ i · R F ix - sinδ i · R F iy (Equation 8) => K F iy = sinδ i · R F ix + cosδ i · R F iy (Equation 9)

Mit den Radkräften im Koordinatensystem K des Fahrzeugs können dann die resultierenden Kräfte auf den zuvor anhand der gemessenen Radkräfte einfach bestimmbaren aktuellen Fahrzeug-Schwerpunkt durch Kraftsummen in der entsprechenden Richtung bestimmt werden. Hierbei können die weiteren, extern angreifenden Kräfte wie bspw. die Reibung sowie aerodynamische Kräfte vernachlässigt werden.With the wheel forces in the coordinate system K of the vehicle then the resulting forces on the previously based on the measured wheel forces easily determinable by the current vehicle focus Force sums are determined in the appropriate direction. Here, the other externally acting forces such as. The friction and aerodynamic forces can be neglected.

Figure 00060001
Figure 00060001

Auf Grundlage der Hilfsgrößen aus den Gleichungen (2) bis (10) können daraufhin die Gleichungen für den Zustandsvektor z (vgl. 2) gebildet werden. Für dessen erste Komponente z1 = ψ wird dazu das Momentengleichgewicht um die z-Achse (= Hochachse) des Fzg.-Koordinatensystems K gebildet:

Figure 00060002
On the basis of the auxiliary quantities from equations (2) to (10), the equations for the state vector z (cf. 2 ) are formed. For the first component z 1 = ψ, the moment equilibrium is formed around the z-axis (= vertical axis) of the vehicle coordinate system K for this purpose:
Figure 00060002

Damit ergibt sich die Gierbeschleunigung als erste Komponente des Vektors z aus 2 zu:

Figure 00060003
This results in the yaw acceleration as the first component of the vector z 2 to:
Figure 00060003

Für die 2. Komponente des Vektors z, die (vgl. 2) der Schwimmwinkel β ist, wird der Schwerpunktsatz in Bahnkoordinaten in Fahrzeug-Querrichtung aufgestellt: BaCy = –sinβKFCx + cosβKFCy = (β . + ψ .)·BvCx (Gleichung 13)

Figure 00060004
For the second component of the vector z, which (cf. 2 ) is the slip angle β, the set of center of gravity is set up in track coordinates in the vehicle transverse direction: m · B a Cy = -Sinβ K F cx + cosβ K F Cy = (β. + ψ.) · B v cx (Equation 13)
Figure 00060004

Damit ergibt sich der Schwimmwinkel zu:

Figure 00070001
This results in the slip angle to:
Figure 00070001

Die dritte Komponente das Vektors z aus 2 ergibt sich aus dem Schwerpunktsatz im Fzg.-Koordinatensystem in Längsrichtung KaCx = KFCx = m·(Kv .Cx – ψ .KvCy) mit KvCy = tanβ·KvCx (Gleichung 16)zu

Figure 00070002
The third component of vector z 2 results from the center of gravity set in the vehicle coordinate system in the longitudinal direction m · K a cx = K F cx = m · ( K v. cx - ψ. K v Cy ) With K v Cy = tan K v cx (Equation 16) to
Figure 00070002

Die Gleichungen (11), (13) und (17) bilden somit die Systemfunktion f = [ψ ..β .Kv .Cx]T (Gleichung 18) The equations (11), (13) and (17) thus form the system function f = [ψ ..β. K v. cx ] T (Equation 18)

Der Ausgang des Modells enthält die Zustände ψ, KvCx und die Querkräfte RFiy an allen Reifen und kann mit Hilfe der Gleichungen (2) bis (9) als Funktion des Eingangs u und des Ausgangs y angegeben werden: h = [ψ KvCx KF1y KF2y KF3y KF4y]T (Gleichung 19) The output of the model contains the states ψ, K v Cx and the transverse forces R F iy on all tires and can be given by means of equations (2) to (9) as a function of the input u and the output y : H = [ψ K v cx K F 1y K F 2y K F 3y K F 4y ] T (Equation 19)

Hierauf ist nun in an sich bekannter Weise ein Beobachteransatz anwendbar. Dieser Beobachter erhält die gemessenen Eingänge u und Ausgänge y des Systems und bestimmt mit Hilfe des mathematischen Modells den Systemzustand . 3 veranschaulicht diesen Vorgang. Auf das reale System wirken Störungen, die in Prozessstörungen d Sys und Messrauschen d Mess unterteilt werden.Hereupon, an observer approach is applicable in a manner known per se. This observer receives the measured inputs u and outputs y of the system and uses the mathematical model to determine the system state . 3 illustrates this process. The real system is affected by faults, which are subdivided into process faults d sys and measurement noise d meas .

Der hier bspw. gewählte Beobachter ist ein nichtlinearer, zeitkontinuierlicher Kalmanfilter, der in der Literatur als Extended Kalman Bucy Filter bezeichnet wird. Der Systemzustand z(t) wird anhand folgender Gleichungen berechnet:

Figure 00080001
K = P·CT·Q–1Mess (Gleichung 21) P . = A·P + P·AT – P·CT·Q–1Mess ·C·P + QSys (Gleichung 22) The observer chosen here, for example, is a nonlinear, time-continuous Kalman filter, which is referred to in the literature as the Extended Kalman Bucy Filter. The system state z (t) is calculated using the following equations:
Figure 00080001
K = P · C T · Q -1 measuring (Equation 21) P. = A · P + P · A T - P · C T · Q -1 measuring · C · P + Q Sys (Equation 22)

Mit Ausnahme der als konstant gewählten Varianzmatrizen QSys = E{dSys·dTSys } und QMess = E{dMess·dTMess } sind alle Größen in den obigen Gleichungen (20)–(21) Funktionen der Zeit. Die Matrizen A und C sind Jakobimatrizen und berechnen sich aus den nichtlinearen Zustands- und Ausgangsfunktionen wie folgt:

Figure 00080002
Except for the constant chosen variance matrices Q Sys = E {d Sys · d T Sys } and Q measuring = E {d measuring · d T measuring } are all quantities in the above equations (20) - (21) functions of time. The matrices A and C are Jacobian matrices and are calculated from the nonlinear state and output functions as follows:
Figure 00080002

Damit die Matrix P aus der Differentialgleichung (22) für die Kalmanverstärkung K berechnet werden kann, muss ein Anfangswert P0 gewählt werden. In der Simulation zeigt sich, dass für verschiedene Werte von P0 zum Simulationsende immer die gleiche Matrix P resultiert, so dass die Wahl von P0 ohne nennenswerten Einfluss auf das Schätzergebnis ist. Es kann daher für P0 die Null-Matrix gewählt werden.In order to calculate the matrix P from the differential equation (22) for the Kalman gain K, an initial value P 0 must be chosen. The simulation shows that the same matrix P always results for different values of P 0 at the end of the simulation, so that the choice of P 0 has no appreciable influence on the result of the estimation. It is therefore possible to choose the zero matrix for P 0 .

Im Inneren hat der allgemeine Extended Kalman Bucy Filter die in 4 gezeigte Struktur. Aus dem ermittelten Systemzustand ergibt sich ein Ausgang, der innerhalb des Filters mit den wahren, d.h. durch Messung ermittelten Größen, nämlich der Rad-Querkraft (in y-Richtung) sowie der Gierrate und der Längsgeschwindigkeit, verglichen wird. Die jeweilige Differenz zwischen dem Schätzwert und dem Istwert wird dazu genutzt, den vorher berechneten Zustand geeignet zu korrigieren.Inside, the general Extended Kalman Bucy Filter has the in 4 shown structure. From the determined system state results in an output, which is compared within the filter with the true, ie determined by measurement variables, namely the Rad-lateral force (in y-direction) and the yaw rate and the longitudinal velocity. The respective difference between the estimated value and the actual value is used to suitably correct the previously calculated state.

Da im vorliegenden Modell die Eingänge nicht direkt auf die Ausgänge wirken, wie anhand der Ausgangsgleichung (19) erkannt werden kann, entfällt der Eingang u in der Ausgangsfunktion h(z(t), u(t), t).Since in the present model the inputs do not act directly on the outputs, as can be seen from the output equation (19), the input u in the output function h ( z (t), u (t), t) is omitted.

Ein Vergleich der nach dem geschilderten Ansatz ermittelten Schwimmwinkel mit im Versuch in konkreten Fahrsituationen geeignet gemessenen Schwimmwinkeln ergab eine große Übereinstimmung. Insbesondere lässt sich dann gemäß den Gleichungen (4) und (5) aus den nach dem geschilderten Ansatz ermittelten Schwimmwinkeln für die Vorderachse bzw. Hinterachse des Fahrzeugs jeweils ein Schräglaufwinkel für die Vorderachse bzw. für die Hinterachse des Fahrzeugs ermitteln und hieraus der Fahrzustand weiter bestimmen. Ist nämlich der Vorderachs-Schräglaufwinkel größer als der Hinterachs-Schräglaufwinkel, so liegt Untersteuern vor; andernfalls (αH > αv) Übersteuern. Ein genau bekannter Schwimmwinkel ist grundsätzlich für eine Vielzahl von Systemen im Fahrzeug von Vorteil, die einen Einfluss auf die Fahreigenschaften haben. Je genauer der Schwimmwinkel bekannt ist, desto besser sind z. B. die Fahrdynamikregelsysteme in der Lage, ihre Eingriffe zur richtigen Zeit und am richtigen Ort zu platzieren.A comparison of the slip angle determined according to the described approach with float angles suitably measured in tests in specific driving situations revealed a high degree of agreement. In particular, in accordance with equations (4) and (5), a slip angle for the front axle or for the rear axle of the vehicle can then be determined from the float angles for the front axle or rear axle of the vehicle determined by the described approach, and the driving condition can be further determined therefrom , If the front axle slip angle is greater than the rear axle slip angle, then understeer is present; otherwise (α H > α v ) oversteer. A precisely known float angle is basically advantageous for a large number of systems in the vehicle which have an influence on the driving characteristics. The more accurately the float angle is known, the better z. For example, the vehicle dynamics control systems are able to place their interventions at the right time and in the right place.

Formelzeichen:Symbols:

  • (Selten benutzte Formelzeichen und Begriffe sowie abweichende Bedeutungen sind im Text erläutert).(Rarely used symbols and terms as well as different Meanings are explained in the text).

Allgemeine Schreibweisen:General spellings:

  • a ⇀a ⇀
    Vektorvector
    aa
    Spaltenmatrixcolumn matrix
    AA
    Matrixmatrix
    KK aa BCBC
    Ortsspaltenmatrix vom Punkt B nach C, angegeben im Koordinatensystem KLocal column matrix from the point B to C, indicated in the coordinate system K
    IKA IK A
    Transformationsmatrix, die Spaltenmatrizen vom Koordinatensystem K in das System I transformiertTransformation matrix transformed the column arrays from the coordinate system K into the system I.
    a ^a ^
    Geschätzte GrößeEstimated size

Lateinische Notation:Latin notation:

  • tt
    Zeit [s]Time
    vv
    Geschwindigkeit [ m / s]Speed [m / s]
    RFix R F ix
    Kraft am Rad Nr. i in x-Richtung des Koordinatensystems R, i = 1, ..., 4Power on the wheel No. i in the x-direction of the coordinate system R, i = 1,..., 4
    mm
    Fahrzeugmasse [kg]Vehicle mass [kg]
    Jzz J zz
    Massenträgheitsmoment des Fahrzeugs um die Hochachse z [kgm2]Mass moment of inertia of the vehicle about the vertical axis z [kgm 2 ]
    ll
    Radstand [m]Wheelbase [m]
    bb
    Spurweite [m]Gauge [m]
    lv l v
    Abstand der Vorderachse zum Schwerpunkt [m]Distance of the front axle to the main focus [m]
    lH l H
    Abstand der Hinterachse zum Schwerpunkt [m]Distance of the rear axle to the main focus [m]
    bR b R
    Abstand der rechten Räder zum Schwerpunkt [m] Distance of the right Wheels to Focus [m]
    bL b l
    Abstand der linken Räder zum Schwerpunkt [m]Distance of the left Wheels to Focus [m]
    zz
    ZustandStatus
    ff
    Zustandsfunktionstate function
    hH
    Ausgangsfunktionoutput function
    uu
    Eingangentrance
    yy
    Ausgangoutput

Griechische Notation:Greek notation:

  • ψψ
    Gierwinkel [rad]Yaw angle [rad]
    ββ
    Schwimmwinkel [rad]Swing angle [rad]
    δδ
    Lenkwinkel [rad]Steering angle [rad]
    αα
    Schräglaufwinkel [rad]Slip angle [wheel]

Abkürzungen:Abbreviations:

  • VV
    Vorneahead
    HH
    Hintenbehind
    RR
    RechtsRight
    LL
    LinksLeft

Koordinatensysteme (vgl. hierzu 1):Coordinate systems (cf 1 ):

  • RR
    Radkoordinatensystemwheel coordinate
    KK
    Körperfestes Fahrzeug-KoordinatensystemBody-fixed vehicle coordinate system
    BB
    Bahnkoordinatensystem, x-Achse entlang der BahntangenteRailway coordinate system x-axis along the railway tangent

Claims (3)

Verfahren zum Bestimmen des Fahrzustands eines zweispurigen Fahrzeugs durch Schätzung des Schwimmwinkels über ein mathematisches Modell aufgrund aktuell am Fahrzeug gemessener Werte sowie mittels eines auf diesem Modell basierenden Beobachteransatzes, dadurch gekennzeichnet, dass als am Fahrzeug gemessene Werte die Reifenkräfte oder Radkräfte zumindest in Fahrzeug-Querrichtung, vorzugsweise auch in Richtung der Fahrzeug-Hochachse sowie in Fahrzeug-Längsrichtung, verwendet werden, ferner zumindest ein Lenkwinkel für die beiden Räder der Vorderachse sowie gegebenenfalls der Hinterachse, und weiterhin zum Abgleich des Beobachteransatzes die gemessene Gierrate oder Gierbeschleunigung sowie die Längsgeschwindigkeit des Fahrzeugs.Method for determining the driving state of a two-lane vehicle by estimating the slip angle via a mathematical model based on values currently measured on the vehicle and using an observer approach based on this model, characterized in that the tire forces or wheel forces, at least in the vehicle transverse direction, are measured as values measured on the vehicle, Also preferably used in the direction of the vehicle vertical axis and in the vehicle longitudinal direction, further at least one steering angle for the two wheels of the front axle and optionally the rear axle, and further to adjust the observer approach the measured yaw rate or yaw acceleration and the longitudinal velocity of the vehicle. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gierbeschleunigung des Fahrzeugs durch Bildung eines Momentengleichgewichts um die Fahrzeughochachse unter Berücksichtigung des geeignet geschätzten Massenträgheitsmoments des Fahrzeugs ermittelt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the yaw acceleration of the vehicle by forming a moment equilibrium around the vehicle's vertical axis, taking into account the suitably estimated mass moment of inertia of the vehicle is determined. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Vergleich der Schräglaufwinkel an der Vorderachse des Fahrzeugs mit denjenigen an der Hinterachse auf Untersteuern oder Übersteuern geschlossen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that by comparing the slip angle at the front axle the vehicle with those on the rear axle on understeer or oversteer is closed.
DE102006009682A 2006-03-02 2006-03-02 Dual-tracked vehicle`s driving condition determining method, involves using tire or wheel forces in vehicle-transverse direction, direction of vehicle-vertical axis and direction of longitudinal direction as value measured at vehicle Ceased DE102006009682A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006009682A DE102006009682A1 (en) 2006-03-02 2006-03-02 Dual-tracked vehicle`s driving condition determining method, involves using tire or wheel forces in vehicle-transverse direction, direction of vehicle-vertical axis and direction of longitudinal direction as value measured at vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006009682A DE102006009682A1 (en) 2006-03-02 2006-03-02 Dual-tracked vehicle`s driving condition determining method, involves using tire or wheel forces in vehicle-transverse direction, direction of vehicle-vertical axis and direction of longitudinal direction as value measured at vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006009682A1 true DE102006009682A1 (en) 2007-09-06

Family

ID=38329187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006009682A Ceased DE102006009682A1 (en) 2006-03-02 2006-03-02 Dual-tracked vehicle`s driving condition determining method, involves using tire or wheel forces in vehicle-transverse direction, direction of vehicle-vertical axis and direction of longitudinal direction as value measured at vehicle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006009682A1 (en)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009109240A1 (en) * 2007-10-19 2009-09-11 Robert Bosch Gmbh Method for determining the slip angle of a wheel on a vehicle
FR2930923A1 (en) * 2008-05-07 2009-11-13 Renault Sas METHOD FOR CONTROLLING A DYNAMIC BEHAVIOR DRIVING SYSTEM OF A MOTOR VEHICLE BOX
DE102008024093A1 (en) * 2008-05-17 2009-11-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for determining wheel-individual friction coefficient between road and tire of multi-wheeled motor vehicle, involves providing scanner attachment piece in tire model through adjustment of tire-transverse force
DE102010036610A1 (en) 2010-07-26 2012-01-26 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method for determining parameter i.e. skew rigidity, of vehicle model for motor car, involves calculating skew rigidity at front axle and rear axle of motor car as corresponding parameter using rear axle angle to-be-measured of motor car
DE102010050278A1 (en) 2010-11-02 2012-05-03 Audi Ag Method for estimating attitude angle settled during travel of vehicle, involves providing mathematical model, which interrelates to measured input parameters by non-measured parameter
WO2013037847A1 (en) * 2011-09-12 2013-03-21 Continental Teves Ag & Co. Ohg Method for estimating tire parameters for a vehicle
WO2013037855A1 (en) * 2011-09-12 2013-03-21 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensor system comprising a vehicle model unit
EP2674337A1 (en) 2012-06-14 2013-12-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for generating a sideslip angle signal
EP2777999A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-17 The Goodyear Tire & Rubber Company Dynamic tire slip angle estimation system and method
CN103930311B (en) * 2011-09-12 2016-11-30 大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司 There is the sensing system of auto model unit
DE102019111041A1 (en) * 2019-04-29 2020-10-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method and device for determining an estimated value of the side slip angle of a vehicle
DE102019112900A1 (en) * 2019-05-16 2020-11-19 Wabco Gmbh Method for determining a slip angle while a motor vehicle is cornering, driver assistance system for carrying out the method and motor vehicle
DE102019115967A1 (en) * 2019-06-12 2020-12-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Hybrid vehicle model based on a single-track model and a neural network
CN114312749A (en) * 2021-11-24 2022-04-12 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 Anti-skid yaw torque control method and device for multi-point independent wheel side driving mining vehicle
DE102022132395A1 (en) 2022-12-06 2023-01-26 Daimler Truck AG Method for forming a reference value for a lateral speed for estimating a state of motion of a vehicle
CN115946707A (en) * 2023-03-14 2023-04-11 北京理工大学 Tire force estimation method and system for full-wire control electric vehicle driven by four-wheel hub motor
DE102022103068A1 (en) 2022-02-09 2023-08-10 Cariad Se Method and computing device for detecting a stable driving-dynamics system state of a vehicle, as well as a control system and a vehicle with such a control system
DE102023108149A1 (en) 2023-03-30 2024-10-02 Daimler Truck AG Method for the simultaneous estimation of a motion state of a vehicle and a slip angle gradient

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3912045A1 (en) * 1989-04-12 1990-10-25 Bayerische Motoren Werke Ag METHOD FOR REGULATING A CROSS-DYNAMIC STATE SIZE OF A MOTOR VEHICLE
DE4325413C2 (en) * 1993-07-29 1995-05-18 Daimler Benz Ag Method for determining the behavior of characteristic quantities
DE19812237C1 (en) * 1998-03-20 1999-09-23 Daimler Chrysler Ag Method for driving dynamics control on a road vehicle
DE4030704C2 (en) * 1990-09-28 2000-01-13 Bosch Gmbh Robert Method for improving the controllability of motor vehicles when braking
DE10039782A1 (en) * 2000-08-16 2002-02-28 Daimler Chrysler Ag Method for regulating yaw and lateral dynamics in a road vehicle
DE10127395A1 (en) * 2001-06-06 2002-12-12 Volkswagen Ag Stability regulation system for motor vehicle measures horizontal orientation of vehicle body, using representative parameter as input in determining stability-critical driving situations
DE19607429B4 (en) * 1996-02-28 2004-02-19 Daimlerchrysler Ag Fault-tolerant control device for a physical system, in particular vehicle dynamics control device for a motor vehicle
DE102004035004A1 (en) * 2004-07-20 2006-02-16 Bayerische Motoren Werke Ag Method for increasing the driving stability of a motor vehicle

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3912045A1 (en) * 1989-04-12 1990-10-25 Bayerische Motoren Werke Ag METHOD FOR REGULATING A CROSS-DYNAMIC STATE SIZE OF A MOTOR VEHICLE
DE4030704C2 (en) * 1990-09-28 2000-01-13 Bosch Gmbh Robert Method for improving the controllability of motor vehicles when braking
DE4325413C2 (en) * 1993-07-29 1995-05-18 Daimler Benz Ag Method for determining the behavior of characteristic quantities
DE19607429B4 (en) * 1996-02-28 2004-02-19 Daimlerchrysler Ag Fault-tolerant control device for a physical system, in particular vehicle dynamics control device for a motor vehicle
DE19812237C1 (en) * 1998-03-20 1999-09-23 Daimler Chrysler Ag Method for driving dynamics control on a road vehicle
DE10039782A1 (en) * 2000-08-16 2002-02-28 Daimler Chrysler Ag Method for regulating yaw and lateral dynamics in a road vehicle
DE10127395A1 (en) * 2001-06-06 2002-12-12 Volkswagen Ag Stability regulation system for motor vehicle measures horizontal orientation of vehicle body, using representative parameter as input in determining stability-critical driving situations
DE102004035004A1 (en) * 2004-07-20 2006-02-16 Bayerische Motoren Werke Ag Method for increasing the driving stability of a motor vehicle

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009109240A1 (en) * 2007-10-19 2009-09-11 Robert Bosch Gmbh Method for determining the slip angle of a wheel on a vehicle
FR2930923A1 (en) * 2008-05-07 2009-11-13 Renault Sas METHOD FOR CONTROLLING A DYNAMIC BEHAVIOR DRIVING SYSTEM OF A MOTOR VEHICLE BOX
DE102008024093A1 (en) * 2008-05-17 2009-11-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for determining wheel-individual friction coefficient between road and tire of multi-wheeled motor vehicle, involves providing scanner attachment piece in tire model through adjustment of tire-transverse force
DE102010036610A1 (en) 2010-07-26 2012-01-26 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method for determining parameter i.e. skew rigidity, of vehicle model for motor car, involves calculating skew rigidity at front axle and rear axle of motor car as corresponding parameter using rear axle angle to-be-measured of motor car
DE102010050278A1 (en) 2010-11-02 2012-05-03 Audi Ag Method for estimating attitude angle settled during travel of vehicle, involves providing mathematical model, which interrelates to measured input parameters by non-measured parameter
CN103930311B (en) * 2011-09-12 2016-11-30 大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司 There is the sensing system of auto model unit
WO2013037855A1 (en) * 2011-09-12 2013-03-21 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensor system comprising a vehicle model unit
CN103930311A (en) * 2011-09-12 2014-07-16 大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司 Sensor system comprising a vehicle model unit
WO2013037847A1 (en) * 2011-09-12 2013-03-21 Continental Teves Ag & Co. Ohg Method for estimating tire parameters for a vehicle
EP2674337A1 (en) 2012-06-14 2013-12-18 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for generating a sideslip angle signal
DE102012011837A1 (en) 2012-06-14 2013-12-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for generating a float angle signal
EP2777999A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-17 The Goodyear Tire & Rubber Company Dynamic tire slip angle estimation system and method
US8886395B2 (en) 2013-03-12 2014-11-11 The Goodyear Tire & Rubber Company Dynamic tire slip angle estimation system and method
DE102019111041A1 (en) * 2019-04-29 2020-10-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method and device for determining an estimated value of the side slip angle of a vehicle
DE102019112900A1 (en) * 2019-05-16 2020-11-19 Wabco Gmbh Method for determining a slip angle while a motor vehicle is cornering, driver assistance system for carrying out the method and motor vehicle
WO2020229573A1 (en) 2019-05-16 2020-11-19 Wabco Gmbh Method for determining a side slip angle during cornering of a motor vehicle, driver assistance system for carrying out the method, and motor vehicle
US11814051B2 (en) 2019-05-16 2023-11-14 Zf Cv Systems Hannover Gmbh Method for determining a side slip angle during cornering of a motor vehicle, driver assistance system for carrying out the method, and motor vehicle
DE102019115967A1 (en) * 2019-06-12 2020-12-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Hybrid vehicle model based on a single-track model and a neural network
CN114312749A (en) * 2021-11-24 2022-04-12 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 Anti-skid yaw torque control method and device for multi-point independent wheel side driving mining vehicle
CN114312749B (en) * 2021-11-24 2024-05-07 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 Multi-point independent wheel edge driving mining vehicle anti-skid yaw torque control method and equipment
DE102022103068A1 (en) 2022-02-09 2023-08-10 Cariad Se Method and computing device for detecting a stable driving-dynamics system state of a vehicle, as well as a control system and a vehicle with such a control system
DE102022132395A1 (en) 2022-12-06 2023-01-26 Daimler Truck AG Method for forming a reference value for a lateral speed for estimating a state of motion of a vehicle
CN115946707A (en) * 2023-03-14 2023-04-11 北京理工大学 Tire force estimation method and system for full-wire control electric vehicle driven by four-wheel hub motor
DE102023108149A1 (en) 2023-03-30 2024-10-02 Daimler Truck AG Method for the simultaneous estimation of a motion state of a vehicle and a slip angle gradient

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4325413C2 (en) Method for determining the behavior of characteristic quantities
DE102006009682A1 (en) Dual-tracked vehicle`s driving condition determining method, involves using tire or wheel forces in vehicle-transverse direction, direction of vehicle-vertical axis and direction of longitudinal direction as value measured at vehicle
DE102006061483B4 (en) Method and device for determining the roll angle of a motorcycle
DE112009000955T5 (en) Sensor drift amount estimating means
DE4028320C2 (en)
DE102009022592B4 (en) Method for determining the road coefficient of friction during the operation of a motor vehicle
EP2324323B1 (en) Method for determining a wheelbase of a vehicle and vehicle control system for using such a method
DE102011055339A1 (en) METHOD FOR DETERMINING A TOOTHPIECE FOR A STEERING DEVICE AND STEERING DEVICE
WO2006007908A1 (en) Method for increasing the driving stability of a motor vehicle
DE10039782A1 (en) Method for regulating yaw and lateral dynamics in a road vehicle
DE102008010494A1 (en) Command interpreter for nonlinear vehicle yaw / roll / drift
DE102016219379A1 (en) Method for determining an orientation of a vehicle
DE102014200987B4 (en) Method for determining the position of the center of gravity of a vehicle
DE102013009399B4 (en) Method for detecting a critical driving situation of a vehicle
DE10247993A1 (en) Center of gravity height determination method for a motor vehicle, especially for a commercial or agricultural vehicle, wherein transverse acceleration and roll angle are measured under predefined conditions
WO1997042066A1 (en) Process for determining ideal vehicular performance
DE112019001855B4 (en) VEHICLE TAX DEVICE AND PROPERTY APPRAISAL METHOD
DE112019007748T5 (en) State quantity calculation device, control device and vehicle
DE10360728A1 (en) Method and device for determining a vehicle condition
DE102010050278A1 (en) Method for estimating attitude angle settled during travel of vehicle, involves providing mathematical model, which interrelates to measured input parameters by non-measured parameter
EP0997362A2 (en) Procedure for controlling the vehicle travel behaviour
DE102007053815B4 (en) Device for operating an active steering of a motor vehicle and method for operating an active steering a front axle of a motor vehicle
DE102022132395A1 (en) Method for forming a reference value for a lateral speed for estimating a state of motion of a vehicle
DE102007013261B4 (en) Method and device for estimating the lateral speed of a vehicle
DE102016005966A1 (en) Method for improving the yawing behavior of a motor vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20121110

R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final