專利名稱：車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種控制車輛的縱向輪胎力以間接提高車輛橫向穩(wěn)定性的機(jī)動(dòng)車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
電子穩(wěn)定控制(ESC)系統(tǒng)的主要目的是防止車輛旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)向過度)或者犁出(plowing out)(轉(zhuǎn)向不足)。通常通過控制車輛對(duì)側(cè)偏率和側(cè)滑角的反應(yīng)來防止轉(zhuǎn)向過度或者轉(zhuǎn)向不足，側(cè)偏率和側(cè)滑角是表明車輛橫向運(yùn)動(dòng)的值。使用車輛轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角作為駕駛員所期望的側(cè)偏率的衡量標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)確定期望側(cè)偏率和實(shí)際側(cè)偏率之間的差值并且可以采取措施幫助駕駛員保持在路線上。然而，在低摩擦表面，僅僅控制車輛的側(cè)偏率不足以防止車輛側(cè)滑角的形成。通常不希望有大側(cè)滑角，因?yàn)榇髠?cè)滑角會(huì)引起車輛的可操作性或者可控性的降低。為了在所有行駛狀態(tài)中都穩(wěn)定，系統(tǒng)可以將側(cè)滑角(以及它的微分)用作附加的反饋信號(hào)。
電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)通常為了控制而依賴于施加制動(dòng)壓力。在車輛的適當(dāng)角落施加制動(dòng)壓力可以產(chǎn)生側(cè)偏轉(zhuǎn)矩以直接校正車輛的轉(zhuǎn)向不足或者轉(zhuǎn)向過度。因此，電子穩(wěn)定控制也可以被稱為直接側(cè)偏控制。在某些情況下，施加校正的側(cè)偏轉(zhuǎn)矩可能不足以將車輛保持在路上，例如當(dāng)對(duì)可用的牽引來說車輛的速度太快的時(shí)候。在這種情況下，可以通過減小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩以及/或者施加四輪制動(dòng)使車輛減速。在減小的速度下，平衡離心力所需的轉(zhuǎn)彎輪胎力會(huì)被降低到令車輛可以轉(zhuǎn)彎并且一般的駕駛員將能夠重新控制車輛的程度，而不會(huì)以其自身引起任何失控的速度降低或者降低到其自身引起任何失控的程度。因此，可以通過控制縱向輪胎力間接提高車輛的橫向穩(wěn)定性?？v向輪胎力是由與輪胎(前后)滾動(dòng)方向平行的輪胎產(chǎn)生的力?？v向輪胎力可以由車輛制動(dòng)器以及動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)直接操縱。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明可以解決上述一個(gè)或者多個(gè)問題。通過下面的說明，本發(fā)明的其它特征以及/或者優(yōu)點(diǎn)會(huì)顯而易見。
本發(fā)明不同的示例性實(shí)施例提供了一種控制車輛穩(wěn)定性的方法及系統(tǒng)。該方法及系統(tǒng)可以包含確定車輛是否轉(zhuǎn)向過度或者轉(zhuǎn)向不足，以及如果車輛轉(zhuǎn)向過度或者轉(zhuǎn)向不足，確定為校正轉(zhuǎn)向不足或者轉(zhuǎn)向過度的車輛減速量并且對(duì)至少車輛的后制動(dòng)器施加制動(dòng)壓力以降低車速。
本發(fā)明不同的示例性實(shí)施例可選擇地或者另外提供了一種方法和系統(tǒng)，其包含基于車輛轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過度狀況確定驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩量，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小已確定的量、或者如果已確定的軸轉(zhuǎn)矩小于零則將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小到零，以及如果已確定的軸轉(zhuǎn)矩小于零則對(duì)車輛的至少后制動(dòng)器施加制動(dòng)。
在以下說明中，某些方面和實(shí)施例將顯而易見。應(yīng)當(dāng)知道的是，廣義上說，即使沒有這些方面和實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征，本發(fā)明也可以實(shí)施。應(yīng)當(dāng)知道的是這些方面和實(shí)施例僅僅是示范和解釋并不是對(duì)本發(fā)明的限制。



通過下面對(duì)與保護(hù)的主體一致的實(shí)施例的詳細(xì)說明，要求保護(hù)的主體的特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見，對(duì)實(shí)施例的說明的理解應(yīng)當(dāng)參照附圖，附圖中 圖1是表示根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)及方法的示例性實(shí)施例的流程圖； 圖2是線性二自由度二輪車模型； 圖3示意性地表示根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的多種示例性實(shí)施例，通過調(diào)節(jié)每一個(gè)車輪的制動(dòng)壓力分布和實(shí)現(xiàn)縱向輪胎力； 圖4表示包括負(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩要求的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩要求的示例性實(shí)施例； 圖5表示根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的多種示例性實(shí)施例，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊如何和曲率控制模塊一起工作； 圖6是根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的多種示例性實(shí)施例的曲率控制模塊的流程圖；以及 圖7表示摩擦圓。
盡管以下的詳細(xì)說明引用了說明性的實(shí)施例，但對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說許多可選方案、修改及其變化將顯而易見。因此，要求保護(hù)的主題要從更寬的范圍來理解。

具體實(shí)施例方式 現(xiàn)在將引用在附圖中表示的多種實(shí)施例、實(shí)例。然而，上述多種示例性實(shí)施例的意圖并非限制公開。相反，公開的意圖是包含可選方案、修改及其等同物。
圖1是表示本發(fā)明車輛穩(wěn)定控制系統(tǒng)及方法的實(shí)施例的教導(dǎo)的流程圖。如圖所示，根據(jù)例如方向盤角度和車速的傳感器信號(hào)和車輛模型，獲得目標(biāo)橫向響應(yīng)(或者駕駛員意圖)，并且(例如由側(cè)偏率(YR))直接測量或者例如通過控制器(例如由側(cè)滑梯度(SSG)以及側(cè)滑角(SSA))估計(jì)實(shí)際橫向響應(yīng)。本發(fā)明的控制器包括一個(gè)或多個(gè)控制器并且可以集成到現(xiàn)有的車輛防側(cè)翻穩(wěn)定控制器或者側(cè)偏穩(wěn)定控制器，或者可以作為接收來自防側(cè)翻穩(wěn)定控制器以及/或者側(cè)偏率控制器的一個(gè)或多個(gè)輸入數(shù)據(jù)的專用控制器。控制器可以估計(jì)車輛的速度及路面情況、實(shí)際橫向響應(yīng)以及目標(biāo)橫向響應(yīng)?？刂破饕部梢詫?duì)比目標(biāo)橫向響應(yīng)和實(shí)際橫向響應(yīng)，并且如果控制器確定車輛運(yùn)動(dòng)偏離駕駛員意圖太多，控制器可以在車輛外角(轉(zhuǎn)向過度位置)或者內(nèi)角(轉(zhuǎn)向不足位置)施加制動(dòng)壓力以減少偏離。依靠車輛運(yùn)動(dòng)校正的有效程度(例如如何有效地減少偏離)，控制器隨后可以確定是否有必要通過減小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩以及/或者施加二輪或者四輪制動(dòng)進(jìn)一步使車輛減速。從駕駛員的觀點(diǎn)看，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小會(huì)比制動(dòng)更好，因?yàn)檫@樣做通常感覺到的侵?jǐn)_程度較低。
為了減小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，本發(fā)明教導(dǎo)的多種示例性實(shí)施例可以利用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小(ETR)模塊限制或者減少駕駛員的油門輸入以減低車輛速度，這可以提高車輛的橫向穩(wěn)定性。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊可以將測定的側(cè)偏率和目標(biāo)側(cè)偏率之差(或者目標(biāo)橫向響應(yīng)測量和實(shí)際橫向響應(yīng)測量之差)用作其控制信號(hào)。駕駛員期望的側(cè)偏率可以用基于轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角和速度的線性二自由度自行車模型來估計(jì)(見圖2)。該目標(biāo)表示高摩擦力(高μ)時(shí)理想化的車輛行為。高μ是與例如干瀝青相對(duì)應(yīng)的高路面摩擦力。
發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊可以由該控制信號(hào)確定能通過車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、也許還有其制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩指令。當(dāng)車輛以相當(dāng)快的速度進(jìn)入彎道時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊可以幫助駕駛員保持對(duì)車輛的控制。其也可以用來防止駕駛員加速到對(duì)特定的彎道過高的速度。
發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊減小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩以使車輛減速，導(dǎo)致車輛轉(zhuǎn)彎半徑的減小。如有必要的話，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊可以發(fā)出減速的轉(zhuǎn)矩要求到利用制動(dòng)使車輛同時(shí)并且/或者更快地減速的曲率控制模塊。
在一些示例性實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊在過渡狀態(tài)過程中試圖控制長時(shí)間的轉(zhuǎn)向不足和轉(zhuǎn)向過度，并且保持其不活動(dòng)或者受限制。在這樣的實(shí)施例中，利用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)彎做一個(gè)檢查。但車輛沒有從一個(gè)方向過渡到另一個(gè)方向時(shí)，目標(biāo)側(cè)偏率(或者目標(biāo)橫向響應(yīng))的方向、測量的側(cè)偏率(或者實(shí)際的橫向響應(yīng))的方向以及橫向加速度方向成一條直線。如果沒有經(jīng)過這種穩(wěn)態(tài)檢查，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊的控制死區(qū)會(huì)增加，正如以下所描述的，在過渡操作過程中使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊的控制的敏感度降低?？刂扑绤^(qū)是在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊中沒有發(fā)生活動(dòng)的控制信號(hào)范圍。
在正常的駕駛條件下，為了限制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊的車輛控制到適當(dāng)?shù)那闆r并且在正常駕駛條件下對(duì)傳動(dòng)采用油門控制，本發(fā)明的某些實(shí)施例可以使用尺寸增大或減小的動(dòng)力控制激活死區(qū)。在多個(gè)示例性實(shí)施例中，這些死區(qū)可以是三個(gè)分量的總和，即側(cè)偏率控制器死區(qū)、穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)彎分量以及基于側(cè)滑角的過渡分量?？梢园▊?cè)偏率控制器死區(qū)，以便發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊在側(cè)偏控制器之后啟動(dòng)，該側(cè)偏控制器用以控制側(cè)偏率，其控制時(shí)間與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊相比相對(duì)較短。死區(qū)采用以下的形式 DBETR＝DByawcontrol+DBsteadystate+max(0，ksideslip*(μ*CCrear±Sidesliplinear)) 其中μ是以g表示的摩擦系數(shù)的估計(jì)值，CCrear是以deg/g表示的后軸轉(zhuǎn)彎柔度，ksideslip是基于側(cè)滑角的確定過渡態(tài)分量分布的增量，以及Sidesliplinear是以度表示的后軸側(cè)滑的線性估計(jì)值。Sidesliplinear可以由曲率控制和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊計(jì)算出來。利用具備轉(zhuǎn)彎柔度常量的線性自行車模型并且假定一個(gè)超高的μ進(jìn)行計(jì)算。轉(zhuǎn)彎柔量是在橫向加速度下前軸或者后軸產(chǎn)生多少側(cè)偏角的度量標(biāo)準(zhǔn)，以側(cè)偏角(以度數(shù)表示)/橫向加速度(以g表示)表示。假定國際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)符號(hào)規(guī)約，左轉(zhuǎn)時(shí)可以從另一個(gè)項(xiàng)中減去Sidesliplinear，右轉(zhuǎn)時(shí)可以加上它。當(dāng)側(cè)滑估計(jì)值很小時(shí)，過渡分量較大，當(dāng)側(cè)滑估計(jì)值很大時(shí)，過渡分量較小。在過渡操作過程中，過渡分量令發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊敏感度降低。在過渡過程中死區(qū)的過渡分量令控制器不敏感，因?yàn)檫^渡過程中Sidesliplinear變小或者變?yōu)榱?。這使得正的常數(shù)μ*CCrear成為主項(xiàng)。穩(wěn)態(tài)中，Sidesliplinear等于或者近似于μ*CCrear并且它們相互抵消或者接近相互抵消，使得死區(qū)項(xiàng)更小并且控制器更靈敏。在過渡過程中，當(dāng)Sidesliplinear沒有抵消μ*CCrear時(shí)，死區(qū)分量達(dá)到最大值并且控制器敏感度降低。除了過渡分量以外，當(dāng)沒有發(fā)生穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)彎檢查時(shí)DBsteadstate增加到較大值，當(dāng)發(fā)生穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)彎檢查時(shí)DBsteadstate減小到較小值。DByawcontrol和DBsteadstate都有不同的范圍，取決于車輛是轉(zhuǎn)向不足還是轉(zhuǎn)向過度。
可以為左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向不足或者轉(zhuǎn)向過度的四種情況計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊的控制信號(hào)。例如，左轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向不足時(shí) 右轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向不足時(shí) 左轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向過度時(shí) 右轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向過度時(shí) 這四個(gè)值中最大的值用作發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊控制信號(hào)。然后用-1乘以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊控制信號(hào)，結(jié)果正值使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩要求增大并且表明側(cè)偏率誤差的量小于死區(qū)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊控制信號(hào)的負(fù)值表示應(yīng)該減小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩并指出側(cè)偏率誤差大于死區(qū)。
YawSignalETR＝-1*YawSignalETR (6) 控制器可以用以下方程執(zhí)行基于控制信號(hào)(見等式6)的軸轉(zhuǎn)矩PID控制(為使值保持恒定的自動(dòng)調(diào)整變量的比例、積分、微分控制) Tproportional＝kp*YawSignalETR (7) Tintegral＝ki*∫YawSignalETR*dt(9) 然后發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊的要求的軸轉(zhuǎn)矩可以定義為 TETR＝Tderivative+Tproportional+Tintegral(10) 此外，TETR可以被過濾掉并且限制它的變化速率使得控制啟動(dòng)平穩(wěn)、漸進(jìn)。如果TETR<0，發(fā)動(dòng)機(jī)將不能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩要求。這種情況下，轉(zhuǎn)矩要求可以被發(fā)送給能施加制動(dòng)器產(chǎn)生必要減速的曲率控制模塊，說明如下。
依照本發(fā)明的示例性實(shí)施例，控制邏輯可以要求要達(dá)到三種條件以啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊 YawSignalETR<0 (11) TDriver是以油門和發(fā)動(dòng)機(jī)速度估計(jì)的傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩要求，TTCS是牽引力控制系統(tǒng)(TCS)軸轉(zhuǎn)矩要求。如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊已經(jīng)運(yùn)行，可以不使用第一個(gè)條件(見方程11)。在這種情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊要求將增加接近駕駛員以及牽引控制系統(tǒng)(TCS)要求。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊可以保持運(yùn)行直到它的要求與駕駛員和牽引控制系統(tǒng)要求中較低的一個(gè)相匹配，不受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊的控制，保持平穩(wěn)的過渡。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊沒有運(yùn)行時(shí)，根據(jù)以下方程設(shè)定TintegralTintegral＝min(TDriver，TTCS)-Tderivative-Tproportional(14) 這使PID控制的積分分量初始化，使得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊的總轉(zhuǎn)矩要求可以保持小于駕駛員和TCS轉(zhuǎn)矩要求，直到啟動(dòng)發(fā)生。啟動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊要求可以遵照PID控制，以確保當(dāng)從不運(yùn)行過渡到運(yùn)行控制狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)矩要求連續(xù)不斷。
然而，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊最常做的是減少駕駛員的油門輸入，并且使車輛通過自身的慣性(滑行)減速。在控制器確定車輛應(yīng)該更迅速地或更大程度地減速的情況下，可以使用曲率控制模塊啟動(dòng)兩個(gè)或四個(gè)車輪并且對(duì)其施加制動(dòng)壓力。除了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊以外，可以使用曲率控制模塊，或者可以將其作為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊的替代物。此外，曲率控制模塊可以是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊的一部分，或者可以是獨(dú)立模塊。曲率控制模塊可以在與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊相同的控制器上運(yùn)行，或者可以在自身的控制器上運(yùn)行，或者在與其他模塊共用的用于車輛控制的控制器上運(yùn)行。與可以減小驅(qū)動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小相比，曲率控制可以對(duì)車輛強(qiáng)加負(fù)的縱向力(或者阻力)。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，在車輛轉(zhuǎn)向過度或者轉(zhuǎn)向不足如此顯著以至于應(yīng)該應(yīng)用曲率控制模塊的情況下，曲率控制模塊接收到(無法實(shí)現(xiàn)的)負(fù)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩要求(見圖4)，例如從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊中接收。負(fù)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩要求產(chǎn)生于控制器，確定車輛速度應(yīng)該減小的量或速率，其大于可通過油門輸入減小而達(dá)到的量或速率-例如，控制器已經(jīng)確定發(fā)動(dòng)機(jī)不僅需要停止增加車輛速度，而且需要施加一定量的阻力(并且發(fā)動(dòng)機(jī)通常不能用來向車輛施加足夠的阻力)。曲率控制模塊可以將負(fù)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩要求轉(zhuǎn)化為縱向力，下面進(jìn)行詳細(xì)描述。然后可以通過調(diào)節(jié)每一個(gè)車輪的制動(dòng)壓力分配并且實(shí)現(xiàn)縱向力，如圖3所示。因此，負(fù)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩要求被輸入到曲率控制模塊，曲率控制模塊將要求轉(zhuǎn)化為對(duì)車輛的每一個(gè)車輪的制動(dòng)指令。
根據(jù)一些示例性實(shí)施例，在穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)彎事件中，曲率控制不會(huì)使車輛轉(zhuǎn)向過度或者轉(zhuǎn)向不足，并且可以使車輛保持在自身最大轉(zhuǎn)彎能力的預(yù)定百分比內(nèi)以維持短期和長期的路徑曲率的優(yōu)化權(quán)衡之間的適當(dāng)平衡。曲率控制運(yùn)算法可以使用防止轉(zhuǎn)向過度以及轉(zhuǎn)向不足的自動(dòng)制動(dòng)算法，使車輛保持在自身最大轉(zhuǎn)彎能力的預(yù)定百分比內(nèi)，并能有效地通過調(diào)節(jié)每一個(gè)車輪的制動(dòng)壓力減小轉(zhuǎn)彎半徑。
對(duì)于持續(xù)的方向盤角度的駕駛員過度指令(例如，轉(zhuǎn)向不足，其中駕駛員用方向盤命令比車輛可以產(chǎn)生的側(cè)偏率更大側(cè)偏率，包括除過渡態(tài)事件外的事件，例如雙車道改變或者右轉(zhuǎn)或左轉(zhuǎn))，車輛的電子穩(wěn)定控制可以確定對(duì)于給定的車速和路面條件，車輛不能實(shí)現(xiàn)駕駛員期望的路徑。在某些情況下，不強(qiáng)迫車輛建立側(cè)滑角，則任何因此而產(chǎn)生的、使用的、校正的直接側(cè)偏轉(zhuǎn)矩都不能顯著地使車輛的凈轉(zhuǎn)彎功率或者能力增加到與駕駛員的期望側(cè)偏率相匹配。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊減小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩以使車輛減速從而允許轉(zhuǎn)彎半徑的減小。然而，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小不能足夠快地減小車輛速度，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)可以相對(duì)慢些并且一般不能用于對(duì)車輛強(qiáng)加阻力。此外，僅僅當(dāng)駕駛員踏在油門上時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小有效；因?yàn)椴贿@樣的話，就無法從中扣除油門的輸入。盡管如此，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊可以確定必須通過負(fù)的轉(zhuǎn)矩/力使車輛進(jìn)一步地減速(見圖4)，這通常不能通過車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)。盡管換低速檔通?；蛟S可以增加一些阻力，尤其對(duì)于自動(dòng)變速器，但可能所需阻力比變速器能夠?qū)崿F(xiàn)的更多。
依照本發(fā)明的一些示例性實(shí)施例，曲率控制以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊可以一起工作以使車輛減速，如圖5的示意圖所表示的。如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊要求正的傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩值小于駕駛員油門值或者發(fā)動(dòng)機(jī)牽引控制要求值(車輛中牽引控制同時(shí)發(fā)生并且將其值與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊要求相比，使用較小的一個(gè))，則減小發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，但沒有完全消失(即，其減小到要求的正的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩值)。另一方面，如果要求的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩值是負(fù)的，則確定了不但應(yīng)該消除發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，而且應(yīng)當(dāng)施加負(fù)的縱向力。然后利用曲率控制模塊將“所需的”負(fù)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩指令(或者負(fù)的縱向力)轉(zhuǎn)化為制動(dòng)執(zhí)行器或者制動(dòng)壓力指令。
如圖5所示，在不同的示例性實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊可以接收用來控制轉(zhuǎn)矩減小的實(shí)際側(cè)偏率形式的反饋。類似地，曲率控制模塊可以接收用來控制制動(dòng)的實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩形式的反饋。
圖6表示依照本發(fā)明的某些實(shí)施例的曲率控制模塊的主要流程圖。方框4中，從多種傳感器和由先前已執(zhí)行代碼的計(jì)算中接收輸入值，例如，側(cè)滑角(例如通過外部模塊計(jì)算)、正常負(fù)荷(例如通過外部模塊計(jì)算)以及來自發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊的要求(TETR)。其他輸入可以包括，例如，(每一個(gè)車輪的)制動(dòng)壓力估計(jì)值、制動(dòng)總缸壓力、行駛方向指示(向前或者向后)、縱向速度、駕駛員應(yīng)用制動(dòng)器的指示、前軸側(cè)偏角的線性計(jì)算、(每一個(gè)車輪的)輪胎正常負(fù)荷、輪胎轉(zhuǎn)向角(或者轉(zhuǎn)向角的正弦或者余弦)、后側(cè)滑角估計(jì)。方框6中，曲率控制模塊確定控制標(biāo)記和曲率控制轉(zhuǎn)矩，下面進(jìn)行詳細(xì)說明。方框8中，計(jì)算或估計(jì)前輪胎力，并且隨后在方框10中將前輪胎力用于估計(jì)道路摩擦系數(shù)μ。模塊12中，確定通過駕駛員轉(zhuǎn)向輸入引起的標(biāo)準(zhǔn)化縱向力NXsteer，并且在方框14中將標(biāo)準(zhǔn)化縱向力NXsteer用于計(jì)算要求的縱向力NXrequest。方框16計(jì)算進(jìn)/出條件，例如，縱向速度為>5m/s，計(jì)數(shù)器限制曲率控制可以啟動(dòng)多久，和側(cè)滑角小于預(yù)定角度。計(jì)數(shù)器可以用于曲率控制應(yīng)用與曲率控制移除之間的平穩(wěn)過渡。方框18中確定控制指令(車輛應(yīng)當(dāng)減速多少的1和0之間的無單位的量度NX，其用來確定壓力值)并且在方框20中將該控制指令轉(zhuǎn)化為制動(dòng)執(zhí)行器指令(或者制動(dòng)壓力要求)。
如果來自發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩指令(TETR)是負(fù)值，則計(jì)算曲率控制轉(zhuǎn)矩(TCC)，并且設(shè)定標(biāo)記(CCtorque)以表明要求曲率控制 TCC＝min(TETR，0) (15) CCtorque＝(TCC<0) (16) 其余的算法將TCC轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化的負(fù)的縱向力，然后將標(biāo)準(zhǔn)化的負(fù)的縱向力重新分配到車輛的四個(gè)角，使其與各個(gè)角的正常負(fù)載成比例。
基于橫向加速度(αy)和側(cè)偏率(

)的微分估計(jì)車輛平面(FYf)的前輪橫向力 其中M是車輛的質(zhì)量，是從車輛重心到前軸的距離，b是車輛重心到后軸的距離，IZ是側(cè)偏軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。然后FYf在輪胎平面上轉(zhuǎn)化為橫向力(參見圖7) Fyfr＝Fyf-Fyfl (20) 其中，δ是前輪轉(zhuǎn)向角，ηfl和ηfr分別表示左前輪和右前輪的標(biāo)準(zhǔn)化的正常負(fù)載?？梢杂霉烙?jì)的卡尺壓力(Ffl_est，Pfr_est)計(jì)算輪胎平面上的前縱向力(Fxf) Fxfl＝-ρF_Bar2N·Pfl_est(21) Fxfr＝-ρF_Bar2N·Pfr_est(22) Fxf＝Fxfl+Fxfr (23) 其中，ρF_Bar2N是前制動(dòng)壓力到縱向力的轉(zhuǎn)換因子，其是常數(shù)，單位為N/bar。基于前輪胎力的信息和橫向加速度粗測道路表面摩擦系數(shù)(μ)，例如 其中，g是重力加速度。計(jì)算值

被進(jìn)一步限制為最小值近似0.1且最大值近似1.0。一旦

確定，可以確定給定行駛條件下的最大輪胎力-法向力與

的乘積。也可以確定標(biāo)準(zhǔn)化的輪胎力，例如根據(jù)輪胎力與最大輪胎力的比值確定。例如，標(biāo)準(zhǔn)化的前制動(dòng)力的計(jì)算如下 其中，PMC是主缸壓力測量值。類似地，駕駛員所要求的標(biāo)準(zhǔn)化的前縱向力由下式給出 NXdriver與NXbrake的差值表示由于駕駛員轉(zhuǎn)向產(chǎn)生的縱向力。即 NXsteer＝NXdriver-NXbrake (27) 注意到NXdriver、NXbrake以及NXsteer的計(jì)算結(jié)果可以飽和使得它們都屬于[-1，0]。
由于NXsteer，可以想象前輪已經(jīng)比后輪更加努力地轉(zhuǎn)動(dòng)以使車輛減速。這種情況如圖3所示，在最左邊，箭頭Vx指示車輛前進(jìn)方向。輪胎力矢量通過每一個(gè)輪胎的箭頭說明。為了增加減速過程中的車輛平衡，曲率控制器的一些示例性實(shí)施例可以從僅增加后輪的制動(dòng)壓力開始，令后輪胎力矢量向后轉(zhuǎn)(見圖3中間的表示)，直到后輪胎力矢量與前輪胎力矢量平行。然后，如有需要，同時(shí)增大前、后輪胎壓力(見圖3最右邊的表示)，以便前、后輪胎力矢量保持平行并且進(jìn)一步地向后旋轉(zhuǎn)。使單個(gè)輪胎力的大小與該車輪上的法向力成比例。
為了擁有與NXsteer相同的效果，后輪制動(dòng)壓力由下式給出 其中，ρR_Bar2N是后制動(dòng)壓力到縱向力的轉(zhuǎn)換因子，ηrl和ηrr分別表示左后輪和右后輪的標(biāo)準(zhǔn)化正常負(fù)載。如果Prl_steer與Prr_stee之和等于比TCC更高的縱向力，可以簡單地將TCC轉(zhuǎn)化為后輪的制動(dòng)壓力。然后TCC被重置為零。否則，可以調(diào)整TCC以考慮轉(zhuǎn)向效應(yīng)。參見以下邏輯式 { TCC＝0 } else TCC＝TCC+(Prl_steer+Prr_steer)·ρB_Bar2N·Rtire 其中，Rtire是輪胎滾動(dòng)半徑。
然后將調(diào)整過的TCC轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化的縱向力 注意到因?yàn)門CC≤0，所以NXcc≤0。標(biāo)準(zhǔn)化的縱向曲率控制要求可以被確定為 NXrequest＝NXsteer+NXCC(31) 此外，本發(fā)明的某些實(shí)施例中，限制NXrequest使之不超過通常被選為-0.6的設(shè)計(jì)參數(shù)NXmin(即，總輪胎力的60％) if(NXrequest<NXmin) NXrequest＝NXmin 這樣的限制幫助防止制動(dòng)壓力過高以至于橫向車輪力消除，其意味著制動(dòng)壓力過高以至于產(chǎn)生的縱向車輪力減小了車輪的橫向力性能。
在發(fā)明的某些實(shí)施例中，限制NXrequest的另一個(gè)考慮是通過強(qiáng)加的條件防止快速制動(dòng)壓力的建立使軌跡半徑增加，R是軌跡半徑。如果NX是先前控制環(huán)路要求的標(biāo)準(zhǔn)化縱向力，并且假定輪胎力已經(jīng)達(dá)到自身極限，則由牛頓第二定理得出 其中，v是車輛速度。計(jì)算等式(32)中的R關(guān)于時(shí)間的微分 進(jìn)一步簡化為 注意到車輛減速dv/dt由下式給出 將等式(35)代入等式(34)中得到NXrequest的變化的下限 if(NXrequest<NX+dNXmin) NXrequest＝NX+dNXmin 其中，Δt是采樣周期(控制環(huán)路時(shí)間)。同樣地，為防止半徑突然減小，強(qiáng)加條件以使壓力要求下降不會(huì)太快。等式(32)-(36)是同樣的步驟，可以得到NXrequest的變化的上限 if(NXrequest>NX+dNXmax) NXrequest＝NX+dNXmax 在一些示例性實(shí)施例中，為了確保僅在需要的時(shí)候才實(shí)行曲率控制函數(shù)，根據(jù)以下邏輯設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器CCcounter
{ if(CCcounter<MAXloop)CCcounter＝CCcounter+1 } else if(CCcounter>0) CCcounter＝CCcounter-1 MAXloop是設(shè)計(jì)參數(shù)，

是估計(jì)的側(cè)滑角，βLim是其極限值，CCenable是先前的環(huán)路進(jìn)/出標(biāo)記。當(dāng)計(jì)數(shù)器沒有顯示“超時(shí)”并且車輛速度大于5(米/秒)時(shí)，可以啟動(dòng)曲率控制器。即， CCenable＝(v>5m/s)&&(CCcounter>0) (38) 因此，該環(huán)路的曲率控制指令NX可以由下式確定 if(CCenable) NX＝NXrequest else NX＝NXsteer 然后可以將NX轉(zhuǎn)化為單獨(dú)的制動(dòng)壓力要求，其與車輪上的正常負(fù)載成比例 if(CCenable) { if(Pfl_cc>CCcounter·Δt·MAXrate) Pfl_cc＝CCcounter·Δt·MAXrate if(Pfr_cc>CCcounter·Δt·MAXrate) Pfr_cc＝CCcounter·Δt·MAXrate if(Prl_cc>CCcounter·Δt·MAXrate) Prl_cc＝CCcounter·Δt·MAXrate if(Prr_cc>CCcounter·Δt·MAXrate)Prr_cc＝CCcounter·Δt·MAXrate } else { Pfl_cc＝0Pfr_cc＝0 Prl_cc＝0 Prr_cc＝0 } 其中，MAXrate是限制每個(gè)環(huán)路上壓力要求可以變化得多快的設(shè)計(jì)參數(shù)。
單獨(dú)地或者與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小模塊一起使用上述曲率控制模塊，可以提高車輛穩(wěn)定控制。
就本說明書及附加的權(quán)利要求而言，除非另有說明，說明書和權(quán)利要求中使用的所有數(shù)字表示的數(shù)量、百分?jǐn)?shù)或比例，以及其它數(shù)值，都應(yīng)該理解為在所有情況下術(shù)語“關(guān)于”的修飾。相應(yīng)地，除非有相反的說明，書面的說明書和權(quán)利要求中所提出的數(shù)值參數(shù)是近似值，其可以根據(jù)尋求由本發(fā)明獲得的理想性質(zhì)改變。至少，不是作為限制與權(quán)利要求范圍相當(dāng)?shù)睦碚摰膽?yīng)用的嘗試，每一個(gè)數(shù)值參數(shù)應(yīng)該至少依據(jù)記述的有效數(shù)字解釋并且通過應(yīng)用普通的四舍五入方法解釋。
盡管提出本發(fā)明的廣泛范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似的，具體實(shí)例中提出的數(shù)值是盡可能精確地記述。然而，任意數(shù)值都本來就包含了在它們的各自測試測量中出現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差必然產(chǎn)生的一些誤差。此外，這里公開的所有范圍都被理解為包括其中包含的任何的以及所有的附屬區(qū)域。例如，“小于10”的范圍包括在最小值零(含)和最大值10(含)之間的任何的以及所有的附屬區(qū)域，就是最小值等于或者大于零以及最大值等于或者小于10的任何的以及所有的附屬區(qū)域，例如，1到5。
注意到，用于本說明書和附加權(quán)利要求的單數(shù)形式，除非被清楚而明確地限制為一個(gè)指示對(duì)象，否則其包括復(fù)數(shù)個(gè)指代對(duì)象，。因此，例如，提到的“束縛設(shè)備”包括兩個(gè)或者多個(gè)不同的束縛設(shè)備。此處應(yīng)用的術(shù)語“包括”及其語法變體目的在于不受限制，使得清單中的項(xiàng)目列表不與可被替代的或者可增加到清單中的其它類似項(xiàng)目排斥。
對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，對(duì)本發(fā)明公開的系統(tǒng)和方法的不背離其發(fā)明范圍的修改及改變將顯而易見。從說明書的考慮以及于此公開的發(fā)明的實(shí)踐，公開的其他實(shí)施例對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將顯而易見。意圖是僅將說明書和實(shí)例認(rèn)為是示意性的。
權(quán)利要求
1.一種控制車輛穩(wěn)定性的方法，其特征在于，包含
確定車輛是否轉(zhuǎn)向過度或者轉(zhuǎn)向不足；
如果車輛轉(zhuǎn)向過度或者轉(zhuǎn)向不足，確定車輛減速量值以校正轉(zhuǎn)向不足或者轉(zhuǎn)向過度；以及
對(duì)至少車輛的后制動(dòng)器施加制動(dòng)壓力以使車輛減速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含，通過令后輪胎力矢量向后轉(zhuǎn)直到后輪胎力矢量與前輪胎力平行以使車輛減速的同時(shí)，開始對(duì)后輪施加制動(dòng)壓力、增加車輛的平衡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含對(duì)車輛后制動(dòng)器施加制動(dòng)壓力以后，同時(shí)對(duì)車輛前、后制動(dòng)器施加制動(dòng)壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，如果制動(dòng)壓力被同時(shí)施加到車輛前、后制動(dòng)器，則施加制動(dòng)壓力使得前、后輪胎力矢量保持平行并且進(jìn)一步向后旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，施加到每一個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)壓力的大小與被施加制動(dòng)壓力的輪胎的法向力成比例。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含通過比較目標(biāo)車輛側(cè)偏率以及實(shí)際車輛側(cè)偏率來確定轉(zhuǎn)向過度以及轉(zhuǎn)向不足。
7.根據(jù)權(quán)利要1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含使用控制死區(qū)在過渡操作過程中使控制的敏感度降低。
8.一種控制車輛穩(wěn)定性的方法，其特征在于，包含基于車輛轉(zhuǎn)向過度或者轉(zhuǎn)向不足條件確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小量；
如果確定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小量大于實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，則將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小確定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小量或?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小至零；以及
如果確定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小量大于實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，則對(duì)車輛的至少后制動(dòng)器施加制動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，大于實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小要求量被轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化的負(fù)的縱向力，并且標(biāo)準(zhǔn)化負(fù)的縱向力被轉(zhuǎn)化為制動(dòng)壓力用于車輛的至少后制動(dòng)器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，可以減小標(biāo)準(zhǔn)化負(fù)的縱向力以防止制動(dòng)壓力過高導(dǎo)致橫向輪胎力消除。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，可以減小標(biāo)準(zhǔn)化負(fù)的縱向力以防止制動(dòng)壓力的快速建立使車輛的路徑半徑增大。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，控制標(biāo)準(zhǔn)化負(fù)的縱向力以防止車輛路徑半徑突然減小。
13.一種控制車輛穩(wěn)定性的系統(tǒng)，其特征在于，包含傳感器，用于由車輛傳感器和由先前已執(zhí)行代碼的計(jì)算接收的的一個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)，確定車輛是否轉(zhuǎn)向過度或者轉(zhuǎn)向不足，并且如果車輛轉(zhuǎn)向過度或者轉(zhuǎn)向不足，則確定車輛速度減小所要求的量以校正轉(zhuǎn)向不足或者轉(zhuǎn)向過度，其中，控制器發(fā)送信號(hào)以向車輛的至少后制動(dòng)器施加制動(dòng)壓力從而將車輛速度減少要求量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)通過令后輪胎力矢量向后轉(zhuǎn)直到后輪胎力矢量與前輪胎力矢量平行以使車輛減速的時(shí)候，開始對(duì)后輪施加制動(dòng)壓力、增加車輛的平衡。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，在對(duì)車輛后制動(dòng)器施加制動(dòng)壓力之后，同時(shí)對(duì)車輛前、后制動(dòng)器施加制動(dòng)壓力。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，如果制動(dòng)壓力同時(shí)被施加到車輛前、后制動(dòng)器，則施加制動(dòng)壓力以便令前、后輪胎力矢量保持平行并且進(jìn)一步向后旋轉(zhuǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要16所述的系統(tǒng)，其特征在于，施加到每一個(gè)制動(dòng)器的制動(dòng)壓力的大小與被施加制動(dòng)壓力的車輪的法向力成比例。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制器通過比較目標(biāo)車輛側(cè)偏率與實(shí)際車輛側(cè)偏率確定轉(zhuǎn)向過度以及轉(zhuǎn)向不足。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制器使用控制死區(qū)在過渡操作過程使控制的敏感度降低。
全文摘要
控制車輛穩(wěn)定性的方法及系統(tǒng)可以包含確定車輛是否轉(zhuǎn)向過度或者轉(zhuǎn)向不足以及，如果車輛轉(zhuǎn)向過度或者轉(zhuǎn)向不足，確定車輛減速的量值以校正轉(zhuǎn)向不足或者轉(zhuǎn)向過度并且對(duì)車輛的至少后制動(dòng)器施加制動(dòng)壓力以使車輛減速。該方法和系統(tǒng)也可以包含基于車輛轉(zhuǎn)向過度或轉(zhuǎn)向不足的條件確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小量，如果確定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小量大于實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，則將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小確定的量或?qū)⑵錅p小至零，如果確定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減小量值大于實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，則對(duì)車輛的至少后制動(dòng)器施加制動(dòng)。
文檔編號(hào)B60W10/18GK101423063SQ20081017520
公開日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者托德·艾倫·布朗, 立 徐, 艾伯特·謝努答·薩利卜, 約瑟夫·卡爾·邁耶斯, 丹尼爾·多梅克·艾澤勒 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司