DE112005003154T5

DE112005003154T5 - Steuerung für eine aktive Frontlenkung für eine Fahrzeugstabilitätsverbesserung

Info

Publication number: DE112005003154T5
Application number: DE112005003154T
Authority: DE
Inventors: William C. Troy Lin; Youssef A. Macomb Ghoneim
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2004-12-20
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: WO2006068693A2; US7181326B2; DE112005003154B4; CN101107606A; US20060136112A1; CN101107606B; WO2006068693A3

Abstract

Verfahren zum Bereitstellen einer aktiven Frontlenkung für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren umfasst, dass
ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal des Fahrzeugs bereitgestellt wird;
ein Querbeschleunigungssignal der Querbeschleunigung des Fahrzeugs bereitgestellt wird;
ein Ist-Gierratensignal der Ist-Gierrate des Fahrzeugs bereitgestellt wird;
ein Lenkwinkelsignal bereitgestellt wird, das die von dem Fahrzeugbediener gewünschte Lenkrichtung angibt;
eine gewünschte Gierrate des Fahrzeugs auf der Grundlage des Lenkwinkelsignals und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals ermittelt wird;
eine gewünschte Driftrate des Fahrzeugs auf der Grundlage des Lenkwinkelsignals und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals ermittelt wird;
ein Gierraten-Rückkopplungssignal auf der Grundlage des gewünschten Gierratensignals und des Ist-Gierratensignals ermittelt wird;
ein Driftraten-Rückkopplungssignal auf der Grundlage des gewünschten Driftratensignals, des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals, des Fahrzeuggierratensignals und des Fahrzeugquerbeschleunigungssignals ermittelt wird; und
das Gierraten-Rückkopplungssignal und das Driftraten-Rückkopplungssignal integriert werden, um ein Stabilitätsverbesserungs- Steuersignal zu erzeugen, das zum Bereitstellen der aktiven Frontlenkung des Fahrzeugs verwendet wird, wobei das Integrieren des Gierraten-Rückkopplungssignals und des Driftraten-Rückkopplungssignals umfasst, dass...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft allgemein ein Steuersystem für eine aktive Frontlenkung für ein Fahrzeug und insbesondere ein Steuersystem für eine aktive Frontlenkung für ein Fahrzeug, das sowohl eine Gierraten-Rückkopplung als auch eine Driftraten-Rückkopplung integriert und gewichtet.
2. Diskussion der in Beziehung stehenden Technik
Moderne Fahrzeuge umfassen manchmal aktive Fahrzeugssteuersysteme. Ein solches System ist als ein Fahrzeugstabilitätsverbesserungssystem (VSE-System) bekannt, das dem Fahrzeugbediener dabei hilft, das Fahrverhalten auf Oberflächen, wie beispielsweise nassem oder unebenem Straßenbelag, Eis, Schnee oder Schotter, zu unterstützen. Das VSE-System erfasst auf der Grundlage von Eingängen von einem Raddrehzahlsensor, einem Lenkwinkelsensor, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und einem Fahrzeuggierratensensor typischerweise ein Rutschen von Rädern. Das VSE-System verwendet diese Eingänge, um ein Maschinendrehmoment zu reduzieren und eine Differenzbremsung anzuwenden, um dabei zu helfen, die Fahrzeugbewegung entlang dem vorgesehenen Pfad einzuhalten.
Zusätzlich traten in der Technik aktive Chassissteuersysteme auf, die in Kombination mit VSE-Systemen verwendet werden. Die Chassissteuersysteme umfassen typischerweise eine Differenzbremsungssteuerung, eine Echtzeitaufhängungsdämpfung, eine Hinterradlenkung und eine Steuerung für eine aktive Frontlenkung. Mit der Fähigkeit des Steuerns der Chassisdynamik in Echtzeit können die aktiven Chassissteuersysteme verwendet werden, um das Fahrverhalten des Fahrzeugs zu verbessern.
Ein anderes aktives Fahrzeugsteuersystem ist als ein System für eine aktive Frontlenkung (AFS-System) bekannt, das eine automatische Vorderradlenkung bereitstellt. AFS-Systeme setzen typischerweise ein Lenkungsaktorsystem ein, das ein von einem Bediener beabsichtigtes Lenksignal von einem Handradsensor, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und ein Fahrzeuggierratensignal empfängt und eine Korrektur für das Bedienerlenksignal bereitstellt, um zu bewirken, dass das Fahrzeug dem von dem Fahrzeugbediener beabsichtigten Lenkpfad genauer folgt, um die Fahrzeugstabilität und das Fahrverhalten zu verbessern. Das AFS-System kann Lenkungskorrekturen viel schneller bereitstellen als die Reaktionszeit des Fahrzeugbedieners, sodass der Umfang an Bedienerlenkung reduziert wird. Das AFS-System stellt eine direktere Fahrzeuglenkung unter normalen Straßenbedingungen bei niedrigen und mittleren Geschwindigkeiten bereit, wodurch der Lenkaufwand des Bedieners reduziert wird. Das AFS-System kann auch dabei helfen, die Wendigkeit des Fahrzeugs im Stadtverkehr oder während Parkmanövern zu erhöhen. Das AFS-System stellt auch eine weniger direkte Fahrzeuglenkung bei höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten bereit.
In einer gegebenen Betriebsumgebung zeichnen sich die Lenkungsstabilität und das Lenkvermögen eines Fahrzeugs stark durch das Untersteuerungs- und das Übersteuerungsverhalten des Fahrzeugs aus. Das Fahr zeug befindet sich in einem Untersteuerungszustand, wenn die Fahrzeuggier kleiner ist als die Bedienerlenkeingabe, wobei ein stärkeres Einschlagen des Lenkrads den Untersteuerungszustand nicht korrigiert, da an den Rädern Sättigung vorliegt. Das Fahrzeug befindet sich in einem Übersteuerungszustand, wenn die Fahrzeuggier größer ist als die Bedienerlenkeingabe.
Die bekannten Verfahren einer Gierraten-Rückkopplungssteuerung, beispielsweise durch eine Differenzbremsungssteuerung eingesetzt, sind manchmal für die Steuerung für eine aktive Frontlenkung nicht geeignet. Wenn das Fahrzeug aufgrund von verschiedenen Antworten, wie beispielsweise Straßenoberflächenzustand, versagt, die dem Handrad durch den Fahrzeugbediener befohlene gewünschte Gierrate zu erreichen, stellt die aktive Chassissteuerung eine Steuerkomponente bereit, um eine Erhöhung der Gierrate für die Gierraten-Rückkopplungssteuerung zu vereinfachen. Wenn diese Steuerung während solch einer Situation auf die aktive Frontlenkung angewandt wird, stellt die zusätzliche Steuerkomponente, die das Steuersystem bereitstellt, einen zusätzlichen Umfang an Vorderradlenkung dar. Jedoch kann diese zusätzliche Lenkeingabe an die Vorderräder in bestimmten Situationen an den Vorderreifen in einer Situation mit starker Untersteuerung oder bei dem Unvermögen des Fahrzeugs, die gewünschte Gierrate zu erreichen, eine Sättigung hervorrufen, wie es bereits durch eine starke Untersteuerung verursacht wurde, die durch die übermäßige Lenkung des Fahrzeugbedieners hervorgerufen wird, was zu einem unerwünschten Fahrzeugverhalten führt.
Die US-Patentanmeldung Nr. 10,978,982 mit dem Titel Method and Apparatus for Controlling Active Front Steering, die am 1. November 2004 eingereicht wurde, an den Inhaber dieser Anmeldung übertragen ist und hierin durch Bezugnahme vollständig miteingeschlossen ist, offenbart ein AFS-System, das den Fahrzeuguntersteuerungs- und -übersteuerungszustand berücksichtigt. Verbesserungen des AFS-Systems, die in der Anmeldung '982 offenbart sind, können durch Berücksichtigen der Fahrzeugquerdynamik oder der Drift bereitgestellt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung wird ein AFS-Steuersystem offenbart, das eine Gierraten-Rückkopplung und eine Driftraten-Rückkopplung kombiniert und gewichtet, um eine erhöhte Stabilitätsverbesserungssteuerung bereitzustellen. Das AFS-System umfasst ein Gierraten-Teilsystem, das auf der Grundlage eines Handradwinkelsignals und eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals ein gewünschtes Gierratensignal erzeugt. Das AFS-Steuersystem umfasst auch ein Driftraten-Teilsystem, das auf der Grundlage des Handradwinkelsignals und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals ein gewünschtes Driftratensignal erzeugt. Das AFS-Steuersystem umfasst ferner ein Driftratenrückkopplungs-Teilsystem, das auf der Grundlage des gewünschten Driftratensignals, des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals, eines Fahrzeuggierraten-Istsignals und eines Fahrzeugquerbeschleunigungssignals ein Driftraten-Rückkopplungssignal erzeugt. Das AFS-Steuersystem umfasst auch ein Gierratenrückkopplungs-Teilsystem, das auf der Grundlage des gewünschten Gierratensignals und des Gierraten-Istsignals ein Gierraten-Rückkopplungssignal erzeugt. Das Gierraten-Rückkopplungssignal und das Driftraten-Rückkopplungssignal werden in einem Steuerintegrations-Teilsystem integriert, welches ein Stabilitätsverbesserungs-Steuersignal erzeugt. Das Steuerintegrations-Teilsystem ermittelt, ob sich das Fahrzeug in einem Übersteuerungs- oder Untersteuerungszustand befindet, und gewichtet das gewünschte Gierraten-Rückkopplungssignal demgemäß auf der Grundlage des Fahrzeugzustands.
Das Driftratenrückkopplungs-Teilsystem ermittelt, ob die Fahrzeugdrift für eine ausreichend lange Zeitdauer groß genug ist, um das Driftraten-Rückkopplungssignal bereitzustellen, und setzt andernfalls das Driftraten-Rückkopplungssignal auf Null. Das Driftratenrückkopplungs-Teilsystem gewichtet auch in Abhängigkeit davon, ob sich das Fahrzeug in dem Untersteuerungs- oder dem Übersteuerungszustand befindet, das Driftraten-Rückkopplungssignal.
Zusätzliche Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht eines Systems für eine aktive Frontlenkung (AFS-Systems) für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein schematisches Blockdiagramm des in 1 gezeigten AFS-Systems;
3 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Ermitteln einer Querdynamiksteuerung oder Driftkomponente für das AFS-Steuersystem der Erfindung zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Ermitteln einer Steuerverstärkung für die Driftkomponente zeigt;
5 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Ermitteln dessen zeigt, ob eine Driftraten-Rückkopplungskomponente für das AFS-System der Erfindung aktiviert werden soll;
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Integrieren einer Gierraten-Rückkopplungskomponente und der Driftraten-Rückkopplungskomponente des Fahrzeugs für das AFS-Steuersystem der Erfindung zeigt; und
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Ermitteln von Multiplikationsfaktoren für die Gierraten-Rückkopplungskomponente zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Erläuterung der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein AFS-Steuersystem gerichtet ist, das sowohl eine Gierraten-Rückkopplung als auch eine Driftraten-Rückkopplung für ein Fahrzeug integriert, ist lediglich beispielhafter Natur und beabsichtigt auf keine Weise, die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen zu beschränken.
1 ist eine Draufsicht eines AFS-Steuersystems 10 für ein Fahrzeug 12 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System 10 umfasst einen AFS-Aktor 14, der ein Lenkbefehlssignal von einem Aktorcontroller 16 empfängt. Der Aktor 14 stellt eine Betätigung von Vorderrädern 18 und 20 des Fahrzeugs 12 bereit, die mit einer Achse 22 gekoppelt sind. Das Fahrzeug 12 umfasst ein Handrad 28, das dem Fahrzeugbediener ermöglicht, das Fahrzeug 12 zu lenken. Ein Handradwinkelsensor 30 liefert einem AFS-Controller 26 ein Handradwinkelsignal, um die Lenkab sicht des Fahrzeugbedieners bereitzustellen. Zusätzlich umfasst das System 10 einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 32, einen Fahrzeuggierratensensor 34 und einen Fahrzeugquerbeschleunigungssensor 36, die dem Controller 26 ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vx, ein Fahrzeuggierratensignal YR bzw. ein Fahrzeugquerbeschleunigungssignal Ay liefern.
Der AFS-Controller 26 liefert dem Aktorcontroller 16 zum Steuern des Aktors 14 ein Lenkbefehlsignal. Das System 10 wird durch den AFS-Controller 26 gesteuert, um den Betrag an Lenkwinkelvergrößerung zu ermitteln, und befiehlt dann dem AFS-Aktor 14, eine zusätzliche Lenkung an die Fahrzeugbedienereingabe zu übermitteln, wenn dies notwendig ist. Die Steuerung des AFS-Aktors 14 basiert auf der durch den Sensor 30 detektierten Handradwinkelposition zusätzlich zu dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vx, dem Fahrzeuggierratensignal YR und dem Fahrzeugquerbeschleunigungssignal Ay.
Wie es nachstehend ausführlicher erläutert wird, stellt der Aktor 14 für den Lenkbefehl des Fahrzeugbedieners von dem Handrad 28 eine Lenkwinkelvergrößerung bereit. Beispielsweise könnten die Vorderräder 18 und 20 in Ansprechen auf ein Einschlagen des Handrads 28 durch den Fahrzeugbediener ohne Aktion von dem AFS-Aktor 14 entlang einer Linie 40 zeigen. Es kann jedoch sein, dass der von dem Bediener beabsichtigte Lenkwinkel entlang einer Linie 42 liegt. Wenn der AFS-Aktor 14 aktiviert ist, kann den Vorderrädern 18 und 20 ein zusätzlicher Betrag an Lenkwinkel bereitgestellt werden, um die Vorderräder 18 und 20 entlang der Linie 42 zu führen, um das Fahrzeug 12 näher an der Absicht des Fahrzeugbedieners zu lenken.
Bei dem in der Anmeldung '982 offenbarten Steuersystem für eine aktive Frontlenkung ermittelt der AFS-Controller den Untersteuerungs- und Übersteuerungszustand des Fahrzeugs während Fahrzeugmanövern und stellt eine Gierraten-Rückkopplungssteuerung bereit, um das Fahrzeug 12 bei schwierigen Manövern zu stabilisieren, um die Fahrzeugstabilität zu verbessern. Der Betrag der Lenkwinkelvergrößerung in diesem Prozess wird bestimmt durch: Δδf_yr = Δδf_us + Δδf_os (1)wobei Δδ_{f_yr} das Lenkbefehlsignal ist, Δδ_{f_us} ein Untersteuerungskoeffizient ist und Δδ_{f_os} ein Übersteuerungskoeffizient ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die AFS-Steuerung ferner verbessert, indem eine Fahrzeugquerdynamik bereitgestellt wird, um sowohl eine Driftraten-Rückkopplungssteuerung (SRFD-Steuerung) für das Fahrzeug als auch eine Gierraten-Rückkopplungssteuerung (YRFB-Steuerung) für das Fahrzeug zu umfassen.
2 ist ein detaillierteres Blockdiagramm eines AFS-Steuersystems 50 für ein Fahrzeug 52 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das System 50 umfasst einen Aktorcontroller 54 (der den Aktorcontroller 16 darstellt), der ein Handradlenksignal von dem Sensor 30 empfängt, das den von dem Fahrzeugbediener beabsichtigten Lenkwinkel angibt. Der Aktorcontroller 54 liefert dem Fahrzeug 52 ein Vorderradlenkungs-Steuersignal.
Das System 50 umfasst einen Prozessblock 58 für eine Steuerung eines variablen Übersetzungsverhältnisses, der ein Steuersignal einer variablen Übersetzung erzeugt, das das Handradwinkelsignal während eines normalen Fahrzeugbetriebs ergänzt, wie es für den Fachmann zu verstehen ist. Ein Gierraten-Prozessblock 60 erzeugt auf der Grundlage des Handrad winkelsignals, des Ausgangs des Prozessblocks 58 für eine Steuerung eines variablen Übersetzungsverhältnisses und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals Vx ein gewünschtes Gierratensignal. Ein Driftraten-Prozessblock 62 erzeugt auf der Grundlage des Handradwinkelsignals, des Ausgangs des Prozessblocks 58 für eine Steuerung eines variablen Übersetzungsverhältnisses und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals Vx ein gewünschtes Driftratensignal Vy_dot_C. Das gewünschte Gierratensignal und das gewünschte Driftratensignal Vy_dot_C von den Prozessblöcken 60 bzw. 62 können durch jeden Prozess berechnet werden, der für die hierin beschriebenen Zwecke geeignet ist. Ein nicht beschränkendes Beispiel des Berechnens eines gewünschten Gierratensignals und Driftratensignals ist in dem US-Patent Nr. 6,122,584 zu finden, das am 19. September 2000 von Lin et al. veröffentlicht wurde, an den Inhaber dieser Anmeldung übertragen ist und hierin durch Bezugnahme vollständig miteingeschlossen ist.
Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vx, das Gierratensignal YR, das Querbeschleunigungssignal Ay und das gewünschte Driftratensignal Vy_dot_C werden auf einen Driftratenrückkopplungs-Prozessblock (SRFB-Prozessblock) 64 angewandt. Der SFRB-Prozessblock 64 erzeugt ein Stabilitätsverbesserungs-Steuersignal oder Driftraten-Rückkopplungssignal Δδf_Vydot, das einen Fehler zwischen der gewünschten Driftrate und der Ist-Driftrate darstellt. Fachleute werden bekannte Systeme zum Ermitteln des Driftraten-Rückkopplungssignals Δδf_Vydot leicht erkennen.
Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vx und das gewünschte Gierratensignal von dem Prozessblock 60 werden auf einen Gierratenrückkopplungs-Prozessblock (YRFB-Prozessblock) 66 angewandt. Der YRFB-Prozessblock 66 erzeugt ein Gierraten-Rückkopplungssignal Δδf_yr, das einen Fehler zwischen der gewünschten Gierrate und der Ist-Gierrate darstellt. In der Technik sind verschiedene Systeme zum Berechnen des Gierratenfehlers auf diese Weise bekannt, die die in der Anmeldung '982 offenbarte Technik umfassen, welche die Fahrzeugunter- und -übersteuerungszustände betrachtet. Von dem YRFB-Prozessblock 66 werden mehrere Ausgänge geliefert, die den Gierraten-Rückkopplungsfehler, den Untersteuerungszustand und den Übersteuerungszustand umfassen.
Das Gierraten-Rückkopplungssignal Δδf_yr von dem YRFB-Prozessblock 66 und das Driftraten-Rückkopplungssignal Δδf_Vydot von dem SRFB-Prozessblock 64 werden auf einen Steuerintegrations-Prozessblock 56 angewandt. Der Steuerintegrations-Prozessblock 56 erzeugt ein Aktorvergrößerungssignal, das in einem Addierer 68 zu dem Steuersignal einer variablen Übersetzung addiert wird, und das addierte Signal wird auf den Aktorcontroller 54 angewandt, um das Handradwinkelsignal zu verbessern, um die Vorderräder des Fahrzeugs 52 gemäß der Erfindung zu lenken.
3 ist ein Flussdiagramm 76, das einen Prozess zum Ermitteln dessen zeigt, wie der SRFB-Prozessblock 64 das Driftraten-Rückkopplungssignal Δδf_Vydot für eine Fahrzeugquerdynamik ermittelt. Der Algorithmus beginnt mit dem Prozess in Kasten 78 und ermittelt in Kasten 80 das gewünschte Fahrzeugdriftratensignal Vy_dot_C von dem Prozessblock 62. Zu Zwecken der Stabilitätsverbesserung kann das gewünschte Driftratensignal Vy_dot_C für ein vorsichtiges Fahrmanöver auch auf Null gesetzt werden. In Kasten 82 wird eine Ist-Fahrzeugdriftrate Vy_dot berechnet. Die Ist-Fahrzeugdriftrate Vy_dot kann nicht direkt gemessen werden, kann jedoch auf der Grundlage von anderen Fahrzeugchassissensoren berechnet werden. Es wird von Fachleuten verstanden, dass die Berechnung für die Ist-Fahrzeugdriftrate Vy_dot unter Verwendung des Querbeschleuni gungssignals Ay, des Fahrzeuggierratensignals YR und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals Vx durchgeführt werden kann mit: Vy_dot = Ay – YR·Vx (2)
In Kasten 84 wird ein Fehlersignal ΔVy_dot als die Differenz zwischen der gewünschten Driftrate Vy_dot_C und der Ist-Driftrate Vy_dot berechnet.
Das Fehlersignal ΔVy_dot wird dann in Kasten 86 mit einer Driftsteuerverstärkung KVy_dot multiplizert. 4 ist ein Flussdiagramm 150, das einen Prozess zum Berechnen der Steuerverstärkung KVy_dot unter Verwendung des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals Vx und des Untersteuerungs-/Übersteuerungszustands zeigt. Das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vx, ein Untersteuerungs-Flag USFLAG und ein Übersteuerungs-Flag OSFLAG werden in Kasten 152 eingegeben. Die Untersteuerungs- und Übersteuerungs-Flags teilen dem System 50 mit, ob sich das Fahrzeug in einem Untersteuerungs- bzw. einem Übersteuerungszustand befindet. Der Algorithmus ermittelt dann in Kasten 154 eine anfängliche Steuerverstärkung KVy_dot_i. Die anfängliche Steuerverstärkung KVy_dot_i basiert auf einer Linearanalyse der Fahrzeugdynamik, für Fachleute bekannt, der Fahrzeugdynamik und der Steuerung, beispielsweise aus einer Nachschlagetabelle, wie z.B. der nachstehenden Tabelle 1.
Tabelle 1
Der Algorithmus ermittelt ferner unter Verwendung des Untersteuerungs-/Übersteuerungszustands durch Multiplizieren der Steuerverstärkung KVy_dot mit einem Multiplikator Mvydot für sowohl den Untersteuerungs- als auch den Übersteuerungszustand die Steuerverstärkung KVy_dot. Der Algorithmus ermittelt in Kasten 156 zuerst den Multiplikator Mvydot. Die nachstehenden Tabellen 2 und 3 liefern repräsentative Beispiele der Multiplikatoren Mvydot_us und Mvydot_os für den Untersteuerungs- bzw. Übersteuerungszustand (us- bzw. os-Zusand). Wenn sich das Fahrzeug in dem Übersteuerungszustand befindet, dann ist KVy_dot = KVy_dot_i·Mvydot_us, und wenn sich das Fahrzeug in dem Untersteuerungszustand befindet, dann ist KVy_dot = KVy_dot_i·Mvydot_os. Bei einer anderen Ausführungsform kann eine einfache Logik realisiert sein. Insbesondere, wenn sich das Fahrzeug in dem Untersteuerungszustand befindet, dann ist KVy_dot = 0, und wenn sich das Fahrzeug in dem Übersteuerungszustand befindet, dann ist KVy_dot = KVy_dot_i.
Tabelle 2
Tabelle 3
Der Algorithmus ermittelt dann in Kasten 158 die Steuerverstärkung KVy_dot. Insbesondere ist KVy_dot = KVy_dot_i·Mvydot_us + KVy_dot_i·Mvydot_os, wobei der Untersteuerungs- oder der Übersteuerungsterm Null ist. In Kasten 88 wird dann das Driftraten-Rückkopplungssignal Δδf_Vydot mit KVy_dot·ΔVy_dot berechnet.
Das Driftraten-Rückkopplungssignal Δδf_Vydot von dem SRFB-Prozessblock 64 wird in dem Steuerintegrations-Prozessblock 56 mit dem Gierraten-Rückkopplungssteuersignal Δδf_yr von dem YRFB-Prozessblock 66 integriert. Gemäß der Erfindung stellt der Steuerintegrations-Prozessblock 56 zwei Prozesse zum Integrieren der Signale bereit.
5 ist ein Flussdiagramm 94 zum Ermitteln des Zustands, bei dem das Driftraten-Rückkopplungssteuersignal Δδf_Vydot, das durch das Flussdiagramm 76 berechnet wird, in das Gierraten-Rückkopplungssteuersignal Δδf_yr von dem Gierratenrückkopplungs-Prozessblock 66 einbezogen werden muss. Mit anderen Worten kann es sein, dass der Driftratenfehler nicht groß genug ist, um die Driftrate in die Fahrzeugstabilitätsverbesserungssteuerung aufzunehmen.
Der in dem Flussdiagramm 94 verwendete Algorithmus gibt in Kasten 96 ein gewünschtes Gierratenbefehlssignal (YRC-Signal), das Fahrzeuggierratensignal YR, das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vx und die berechnete Ist-Fahrzeugdriftrate Vy_dot ein. In Kasten 98 ermittelt der Algorithmus dann ein Gierraten-Fehlersignal (YRE-Signal) mit YRC-YR. In Kasten 100 vergleicht der Algorithmus dann das YRE-Signal und die Ist-Driftrate Vy_dot mit Schwellenwerten Th1 bzw. Th2. Die Schwellenwerte Th1 und Th2 sind Funktionen der Fahrzeuggeschwindigkeit Vx und können beispielsweise durch Nachschlagetabellen, wie die nachstehenden Tabellen 4 und 5, bereitgestellt werden.
Tabelle 4
Tabelle 5
In dem hierin erläuterten Prozess wird ein Zähler oder Timer eingestellt. Zu jedem Zeitpunkt, wenn entweder das YRE-Signal oder die Ist-Driftrate Vy_dot den jeweiligen Schwellenwert Th1 bzw. Th2 übersteigt, wird der Zähler mit einem vorbestimmten Wert geladen. Insbesondere müssen das YRE-Signal und die Ist-Driftrate Vyr_dot für eine vorbestimmte Zeitdauer größer als die vorbestimmten Schwellenwerte Th1 bzw. Th2 sein, bevor das Driftraten-Rückkopplungssteuersignal Δδf_Vydot in dem Integrationsprozessblock 56 integriert wird. Beispielsweise kann ein Wert von CO = 2000 verwendet werden, um eine Zeitdauer von zwei Sekunden bereitzustellen, wenn die Steuerschleife jede Millisekunde ausgeführt wird. Während der Zähler nicht Null ist, ist ein Querbeschleunigungs-Flag Ay_flag gesetzt, das die Notwendigkeit angibt, das Driftraten-Rückkopplungssteuersignal Δδf_Vydot in das Gierraten-Rückkopplungssteuersignal Δδf_yr einzubeziehen. Während der Zeitdauer, während der der Zähler herunterzählt, führt jeder Zustand, bei dem das YRE-Signal oder die Driftrate Vy_dot seinen oder ihren Schwellenwert Th1 bzw. Th2 übersteigt, zu einem Setzen des Zählers auf seinen vollen Zählwert, wodurch der Zustand der Steuerintegration aufrecht erhalten bleibt.
Um den Schwellenwertvergleich auszuführen, ermittelt der Algorithmus in der Entscheidungsraute 102, ob das YRE-Signal größer als Th1 ist, oder ob die Fahrzeugdriftrate Vy_dot größer als Th2 ist. Wenn keine dieser Bedingungen erfüllt ist, setzt der Algorithmus einen Z-Zähler in Kasten 104 gleich Zähler-1. Wenn in der Entscheidungsraute 102 eine dieser Bedingungen erfüllt ist, dann setzt der Algorithmus den Z-Zähler in Kasten 106 gleich CO, und setzt dann den Z-Zähler in Kasten 104 gleich Zähler-1. Der Algorithmus ermittelt dann in Kasten 108, ob der Z-Zähler kleiner als Null ist, und setzt, wenn dies der Fall ist, den Z-Zähler gleich Null. Der Algorithmus ermittelt dann in der Entscheidungsraute 110, ob der Zählwert größer als Null ist. Wenn der Zählwert in der Entscheidungsraute 110 größer als Null ist, dann setzt der Algorithmus in Kasten 112 Vy_flag gleich 1. Wenn der Zählwert in der Entscheidungsraute 110 nicht größer als Null ist, dann setzt der Algorithmus Vy_flag in Kasten 114 gleich Null.
6 ist ein Flussdiagramm 120, das einen Prozess zum Integrieren des Drift-Rückkopplungssteuersignals Δδf_Vydot und des Gierraten-Rückkopplungssteuersignals Δδf_yr in dem Steuerintegrations-Prozessblock 56 zeigt. Die verschiedenen auf den Steuerintegrations-Prozessblock 56 angewandten Signale werden in Kasten 122 eingegeben und umfassen das Untersteuerungs-Flag USFLAG, das Übersteuerungs-Flag OSFLAG, das Gierraten-Rückkopplungssignal für den Untersteuerungszustand Δδf_us und das Gierraten-Rückkopplungssignal für den Übersteuerungszustand Δδf_os von dem Prozessblock 66 und das Driftraten-Rückkopplungssignal Δδf_Vydot von dem SRFB-Prozessblock 64. Der Algorithmus ermittelt dann in Kasten 124 aus dem Flussdiagramm 94, ob das Vy_flag gleich Null oder Eins ist. Der Algorithmus verwendet dann das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vx und das Vy_flag, um in Kasten 126 die Steuerintegrations-Multiplikatoren Myr_us und Myr_os für den Untersteuerungs- bzw. den Übersteuerungszustand zu ermitteln. Die Steuerintegrations-Multiplikatoren Myr_us und Myr_os sind Gewichtsfunktionen für die Untersteue rungs- und Übersteuerungsgierraten-Rückkopplungssignale Δδf_us und dδf_os für die Untersteuerungs- bzw. Übersteuerungszustände. Das Driftraten-Rückkopplungssignal Δδf_Vydot wird nicht gewichtet, da der Gewichtsfaktor bei diesem Entwurf mit den Gierratenrückkopplungs-Multiplikatoren normalisiert wird.
7 ist ein Flussdiagramm 130, das einen Prozess zum Ermitteln der Gierratensteuerintegrations-Multiplikatoren Myr_us und Myr_os gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Algorithmus gibt in Kasten 132 zuerst das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal Vx und das Vy_flag ein. Der Algorithmus ermittelt dann in der Entscheidungsraute 134, ob Vy_flag gleich Eins ist, und setzt die Multiplikatoren Myr_us und Myr_os in Kasten 136 gleich Eins, wenn das Vy_flag in der Entscheidungsraute 134 nicht gleich Eins ist. Insbesondere wird das Gierraten-Rückkopplungssignal Δδf_Vydot nicht gewichtet, wenn das Driftraten-Rückkopplungssignal Δδf_Vydot Null ist. Wenn der Algorithmus in der Entscheidungsraute 134 ermittelt, dass das Vy_flag gleich Eins ist, dann ermittelt der Algorithmus in den Kasten 138 und 140 die Multiplikatoren Myr_us bzw. Myr_os. Die nachstehenden Tabellen 6 und 7 sind beispielhafte Nachschlagetabellen, die auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals Vx Werte für die Multiplikatoren Myr_us und Myr_os liefern.
Tabelle 6
Tabelle 7
Sobald die Multiplikatoren Myr_us und Myr_os aus dem Prozess in 7 ermittelt sind, ermittelt der Algorithmus dann in Kasten 142 das Gierraten-Rückkopplungssignal Δδf_yr durch die Gleichung: Δδf_yr = Δδf_us·US_flag·Myr_us + Δδf_os·OS_flag·Myr_os (2)
Der Algorithmus ermittelt dann in Kasten 144 den Stabilitätsverbesserungssteuerbefehl Δδf aus dem Steuerintegrations-Prozessblock 56 durch die Gleichung: Δδf – Δδf_yr + Δδf_Vydot·Vy - flag (3)
Das Untersteuerungs-Flag us_flag oder das Übersteuerungs-Flag os_flag ist Null, sodass einer der Terme in Gleichung (2) Null ist.
Es sei angemerkt, dass das gemäß Gleichung (3) berechnete Gierraten-Rückkopplungssignal Δδf_yr das gleiche Ergebnis wie das von Gleichung (1) umfasst, wenn Vy_flag Null ist, woraufhin die gesamte Stabilitätsverbesserungssteuerung durch die Gierraten-Rückkopplung ausgeführt wird.
Die vorangehende Erläuterung offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann wird aus dieser Erläuterung und aus den begleitenden Zeichnungen und Ansprüchen leicht erkennen, dass verschiedene Änderungen, Modifikationen und Abwandlungen daran durchgeführt werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist.
Zusammenfassung
Es wird ein AFS-Steuersystem vorgesehen, das eine Gierraten-Rückkopplung und eine Driftraten-Rückkopplung kombiniert und gewichtet, um eine gesteigerte Fahrzeugstabilitätsverbesserungssteuerung bereitzustellen. Das AFS-System umfasst ein Gierraten-Teilsystem, das ein gewünschtes Gierratensignal erzeugt. Das AFS-System umfasst auch ein Driftraten-Teilsystem, das ein gewünschtes Driftraten-Rückkopplungssignal erzeugt. Das AFS-System umfasst ferner ein Driftratenrückkopplung-Teilsystem, das ein Driftraten-Rückkopplungssignal erzeugt. Das AFS-System umfasst auch ein Gierratenrückkopplungs-Teilsystem, das ein Gierraten-Rückkopplungssignal erzeugt. Das Gierraten-Rückkopplungssignal und das Driftraten-Rückkopplungssignal werden in einem Steuerintegrations-Teilsystem integriert, das ein Stabilitätsverbesserungs-Steuersignal erzeugt. Das Steuerintegrations-Teilsystem ermittelt, ob sich das Fahrzeug in einem Übersteuerungs- oder einem Untersteuerungszustand befindet, und gewichtet das gewünschte Gierraten-Rückkopplungssignal demgemäß auf der Grundlage des Fahrzeugzustands.

Claims

Verfahren zum Bereitstellen einer aktiven Frontlenkung für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren umfasst, dass ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal des Fahrzeugs bereitgestellt wird; ein Querbeschleunigungssignal der Querbeschleunigung des Fahrzeugs bereitgestellt wird; ein Ist-Gierratensignal der Ist-Gierrate des Fahrzeugs bereitgestellt wird; ein Lenkwinkelsignal bereitgestellt wird, das die von dem Fahrzeugbediener gewünschte Lenkrichtung angibt; eine gewünschte Gierrate des Fahrzeugs auf der Grundlage des Lenkwinkelsignals und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals ermittelt wird; eine gewünschte Driftrate des Fahrzeugs auf der Grundlage des Lenkwinkelsignals und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals ermittelt wird; ein Gierraten-Rückkopplungssignal auf der Grundlage des gewünschten Gierratensignals und des Ist-Gierratensignals ermittelt wird; ein Driftraten-Rückkopplungssignal auf der Grundlage des gewünschten Driftratensignals, des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals, des Fahrzeuggierratensignals und des Fahrzeugquerbeschleunigungssignals ermittelt wird; und das Gierraten-Rückkopplungssignal und das Driftraten-Rückkopplungssignal integriert werden, um ein Stabilitätsverbesserungs- Steuersignal zu erzeugen, das zum Bereitstellen der aktiven Frontlenkung des Fahrzeugs verwendet wird, wobei das Integrieren des Gierraten-Rückkopplungssignals und des Driftraten-Rückkopplungssignals umfasst, dass das Gierraten-Rückkopplungssignal und/oder das Driftraten-Rückkopplungssignal gewichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln des Gierraten-Rückkopplungssignals umfasst, dass ermittelt wird, ob sich das Fahrzeug in einem Untersteuerungs- oder einem Übersteuerungszustand befindet, und wobei das Integrieren des Gierraten-Rückkopplungssignals und des Driftraten-Rückkopplungssignals umfasst, dass das Untersteuerungs-Gierraten-Rückkopplungssignal oder das Übersteuerungs-Gierraten-Rückkopplungssignal gewichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln des Driftraten-Rückkopplungssignals umfasst, dass ein Driftfehlersignal zwischen dem gewünschten Driftratensignal und einer Ist-Driftrate des Fahrzeugs erzeugt wird und eine Driftsteuerverstärkung mit dem Driftfehlersignal multipliziert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Ist-Driftrate aus dem Querbeschleunigungssignal, dem Ist-Gierratensignal und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Ermitteln des Driftraten-Rückkopplungssignals umfasst, dass ein anfängliches Driftsteuerverstärkungssignal ermittelt wird, ein Steuerverstärkungs-Multiplikator für einen Untersteuerungs- und einen Übersteuerungszustand ermittelt wird und der Untersteuerungs-Multiplikator und der Übersteuerungs-Multiplikator mit dem anfänglichen Steuerverstärkungssignal multipliziert werden.
Verfahren Anspruch 5, wobei die Steuerverstärkungs-Multiplikatoren auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit aus Nachschlagetabellen ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Integrieren des Gierraten-Rückkopplungssignals und des Driftraten-Rückkopplungssignals umfasst, dass ermittelt wird, ob ein Gierraten-Fehlersignal und das Driftraten-Rückkopplungssignal für eine vorbestimmte Zeitdauer größer als Vorbestimmungsschwellenwerte sind, wobei das Gierraten-Fehlersignal die Differenz zwischen einem Gierratenbefehl und dem Ist-Gierratensignal ist, und wobei, wenn das Gierraten-Fehlersignal und das Driftraten-Rückkopplungssignal für die vorbestimmte Zeitdauer nicht größer als die vorbestimmten Schwellenwerte sind, das Driftraten-Rückkopplungssignal auf Null gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Integrieren des Gierraten-Rückkopplungssignals und des Driftraten-Rückkopplungssignals umfasst, dass ein Gierraten-Multiplikator auf Eins gesetzt wird, wenn das Driftraten-Rückkopplungssignal oder das Gierraten-Fehlersignal für die vorbestimmte Zeitdauer nicht größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ein Steuersignal eines variablen Übersetzungsverhältnisses auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals und des Lenkwinkelsignals erzeugt wird, und das Steuersignal eines variablen Übersetzungsverhältnisses zu dem Stabilitätsverbesserungs-Steuersignal addiert wird, um die Frontlenkung des Fahrzeugs zu steuern.
System für eine aktive Frontlenkung für ein Fahrzeug, wobei das System umfasst: einen Handradsensor zum Erzeugen eines Lenkwinkelsignals, das eine von einem Fahrzeugbediener beabsichtigte Lenkrichtung angibt; einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Bereitstellen eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals der Geschwindigkeit des Fahrzeugs; einen Gierratensensor zum Bereitstellen eines Ist-Gierratensignals der Gierrate des Fahrzeugs; ein Querbeschleunigungs-Teilsystem zum Bereitstellen eines Querbeschleunigungssignals der Querbeschleunigung des Fahrzeugs; ein Gierratenbefehl-Teilsystem, das auf das Lenkwinkelsignal und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal anspricht, wobei das Gierratenbefehl-Teilsystem ein gewünschtes Gierratensignal erzeugt; ein Driftraten-Teilsystem, das auf das Lenkwinkelsignal und das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal anspricht, wobei das Driftraten-Teilsystem ein gewünschtes Driftratensignal erzeugt; ein Gierratenrückkopplungs-Teilsystem, das auf das gewünschte Gierratensignal und das Ist-Gierratensignal anspricht, wobei das Gierratenrückkopplungs-Teilsystem ein Gierraten-Rückkopplungssignal erzeugt; ein Driftratenrückkopplungs-Teilsystem, das auf das Querbeschleunigungssignal, das Ist-Gierratensignal, das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und das gewünschte Driftratensignal anspricht, wobei das Driftratenrückkopplungs-Teilsystem ein Driftraten-Rückkopplungssignal bereitstellt; und ein Steuerintegrations-Teilsystem, das auf das Gierraten-Rückkopplungssignal und das Driftraten-Rückkopplungssignal anspricht, wobei das Steuerintegrations-Teilsystem das Gierraten-Rückkopplungssignal und/oder das Driftraten-Rückkopplungssignal gewichtet, um ein Stabilitätsverbesserungs-Steuersignal zum Steuern der Frontlenkung des Fahrzeugs bereitzustellen.
System nach Anspruch 10, wobei das Gierratenrückkopplungs-Teilsystem ermittelt, ob sich das Fahrzeug in einem Untersteuerungs- oder einem Übersteuerungszustand befindet, und wobei das Steuerintegrations-Teilsystem das Untersteuerungs-Gierratenrückkopplungssignal oder das Übersteuerungs-Gierratenrückkopplungssignal gewichtet.
System nach Anspruch 10, wobei das Driftratenrückkopplungs-Teilsystem ein Driftfehlersignal zwischen dem gewünschten Driftratensignal und einer Ist-Driftrate des Fahrzeugs erzeugt und eine Driftsteuerverstärkung mit dem Driftfehlersignal multipliziert.
System nach Anspruch 12, wobei das Driftratenrückkopplungs-Teilsystem die Ist-Driftrate von dem Querbeschleunigungssignal, dem Ist-Gierratensignal und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal ermittelt.
System nach Anspruch 13, wobei das Driftratenrückkopplungs-Teilsystem die Driftsteuerverstärkung ermittelt, indem ein anfängliches Driftsteuerverstärkungssignal bereitgestellt wird, ein Steuerverstärkungs-Multiplikator für einen Untersteuerungs- und einen Übersteuerungszustand ermittelt wird und der Untersteuerungs-Multiplikator und der Übersteuerungs-Multiplikator mit der anfänglichen Steuerverstärkung multipliziert werden.
System nach Anspruch 14, wobei die Steuerverstärkungs-Multiplikatoren auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit aus Nachschlagetabellen ermittelt werden.
System nach Anspruch 10, wobei das Steuerintegrations-Teilsystem ermittelt, ob ein Gierraten-Fehlersignal und das Driftraten-Rückkopplungssignal für eine vorbestimmte Zeitdauer größer als Vorbestimmungsschwellenwerte sind, und wobei das Gierraten-Fehlersignal die Differenz zwischen einem Gierratenbefehl und dem Ist-Gierratensignal ist, und wobei, wenn das Gierraten-Fehlersignal und das Driftrückkopplungsratensignal für die vorbestimmte Zeitdauer nicht größer als die vorbestimmten Schwellenwerte sind, das Driftraten-Rückkopplungssignal auf Null gesetzt wird.
System nach Anspruch 16, wobei das Steuerintegrations-Teilsystem einen Gierraten-Multiplikator auf Eins setzt, wenn das Driftraten-Rückkopplungssignal oder das Gierraten-Fehlersignal für die vorbestimmte Zeitdauer nicht größer als der vorbestimmte Schwellenwert ist.
System nach Anspruch 10, ferner umfassend ein Teilsystem eines variablen Übersetzungsverhältnisses, das ein Steuersignal eines variablen Übersetzungsverhältnisses auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals und des Lenkwinkelsignals erzeugt, und einen Addierer zum Addieren des Steuersignals eines variablen Übersetzungsverhältnisses zu dem Stabilitätsverbesserungs-Steuersignal, um die Frontlenkung des Fahrzeugs zu steuern.
System für eine aktive Frontlenkung für ein Fahrzeug, wobei das System umfasst: ein Gierratenrückkopplungs-Teilsystem, das auf ein gewünschtes Gierratensignal und ein Ist-Gierratensignal anspricht, wobei das Gierratenrückkopplungs-Teilsystem ein Gierraten-Rückkopplungssignal erzeugt; ein Driftratenrückkopplungs-Teilsystem, das auf ein Querbeschleunigungssignal, ein Gierratensignal, das Fahrzeuggeschwindigkeitssignal und ein gewünschtes Driftratensignal anspricht, wobei das Driftratenrückkopplungs-Teilsystem ein Driftraten-Rückkopplungssignal bereitstellt; und ein Steuerintegrations-Teilsystem, das auf das Gierraten-Rückkopplungssignal und das Driftraten-Rückkopplungssignal anspricht, wobei das Steuerintegrations-Teilsystem das Gierraten-Rückkopplungssignal und/oder das Driftraten-Rückkopplungssignal gewichtet, um ein Stabilitätsverbesserungs-Steuersignal zum Steuern der Frontlenkung des Fahrzeugs bereitzustellen.
System nach Anspruch 19, ferner umfassend ein Teilsystem eines variablen Übersetzungsverhältnisses, das ein Steuersignal eines variablen Übersetzungsver hältnisses auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals und eines Lenkwinkelsignals erzeugt, und einen Addierer zum Addieren des Steuersignals eines variablen Übersetzungsverhältnisses zu dem Stabilitätsverbesserungs-Steuersignal, um die Frontlenkung des Fahrzeugs zu steuern.