Real-time tire models for lateral vehicle state estimation

Abstract

Das Ziel von IGCC (integrated global chassis control) ist ein umfassendes Regelkonzept, das das Fahrzeug in allen Fahrsituationen optimal kontrolliert und durch "by-wire" Technologien eine mechanische Entkoppelung zwischen Fahrer und Fahrzeug ermöglicht. Daf¨ur ist es notwendig genaue Informationen über Schr¨aglaufwinkel und den Reifen-Fahrbahn Zustand zu haben.<br />Vorhandene Reifenmodelle wurden evaluiert und auf ihre Eignung für Echtzeit Parameterschätzung untersucht. Es wurde ein geeignetes Reifenmodell gefunden und in die Parameterschätzung implementiert:<br />Die Seitensteifigkeit ist maßgeblich für kleine und der maximale Reibungskoeffizient für große Schräglaufwinkel. Diese Parameter sind nicht konstant und müssen adaptiv geschätzt werden.<br />Ein neuer Parameter die momentane Seitensteifigkeit ist eingeführt um das Update der Reifen-Fahrbahn Parameter zu beeinflussen. Weiters erm¨oglicht diese die Unterscheidung zwischen linearem und nicht-linearem Bereich des Reifenmodells.<br />Das Reifenmodell mit den geschätzten Parametern wird für die Schräglaufwinkel Schätzung herangezogen, die nun auf veränderlichen Fahrbahnen funktioniert.<br />Weiters wird die Parameterschätzung für eine Erweiterung der Fehlerdiagnose verwendet, um Fehlalarme in instabilen Fahrsituationen zu vermeiden.<br />

The aim of integrated global chassis control (IGCC) is to develop an intelligent vehicle including "by wire"-technologies, where the driver is mechanically completely decoupled from steering, motor and brakes.<br />For IGCC it is necessary to have precise information about the sideslip angles and the tire-road conditions.<br />Existing tire models are evaluated and discussed for real-time parameter and state estimation. An appropriate tire model is found and implemented for tire-road parameter estimation: The cornering stiffness is essential for small and the maximum lateral coefficient of friction for large sideslip angles.<br />These parameters are not constant and have to be estimated adaptively.<br />A new parameter the instantaneous cornering stiffness is introduced to influence the update of the tire-road parameters. Furthermore, it enables to distinguish between the linear and nonlinear region of the tire model.<br />The tire model including the estimated parameters is implemented in a sideslip angle observer working on changing tire-road conditions.<br />Furthermore, the parameter estimation is used as an extension of fault detection in order to detect false alarms in unstable driving conditions.