专利名称：用于加速车辆的转弯车道辅助系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于机动车辆输出轴的驱动轮的目的制动的方法。
背景技术：
当机动车辆转弯时，垂直力转移通常发生在转弯内侧的车轮曲和转弯外侧的车轮之间。在本发明中，转弯内侧的车轮通常是减轻荷载，转弯外侧的车轮是负重。
那么如果驾驶员依靠油门踏板要求发动机驱动转矩，在惯用的车辆设
计中，上述发动机驱动转矩通过传动系(drive train)传给驱动轮。在这种情况下，差动轮系机构(differential gear mechanism),或者就全轮驱动车辆而言的差动轮系机构作为差动平衡确保转弯内侧的车轮和转弯外侧的车轮之间具有大致等量的分布。
就转弯时减轻荷载的转弯内侧的车轮而言，由驾驶员要求的驱动力可以超过由轮胎传递的纵向力(longitudinal force)。因而，超出的转矩将加快己经减轻荷载的车轮达到与实际速度不相符的旋转速度，结果导致在轮胎和路面之间发生增加的纵向滑移。
这样的纵向滑移的结果是，可以通过轮胎传递的侧导向力(lateralguiding force)大大减小，因此驱动轴的整个侧导向力也减小。车辆将离开其符合转向角与瞬时速度的路径。因此车辆的稳定性或安全性不再有保障。
为了确保车辆的安全性，例如为了实现车辆转弯的稳定和统一，DE196 39 621 B4 (US 5，850,616)号专利采用受控制动力施加到车轮，同时实施牵引控制。然而，这两个系统(牵引控制器/制动力控制器)在二者的作用方面相互抵消了 。根据DE 196 39 621 B4号专利中四轮驱动车辆的该牵引控制系统打算通过提供制动压以及同时相对减小的发动机输出转矩用来控制四轮的牵引，允许阻止车轮的过多滑移，以这样的方式减少滑移值。
DE 699 35 090 T2 (US 6,208,929)号专利涉及转弯时，为提高车辆稳定性，用于具有全轮驱动的车辆的转矩分布的开环/闭环控制装置。当制动力施加到被制动的车轮时，同时减小前轮或后轮的驱动转矩。
DE 102 96 926 T5 (US 7，263,419)号专利公开了一种车辆控制系统，该系统中的控制处理器用来处理驱动输入，从而通过控制激活方式驱动当前驾驶员的要求并且遵照驾驶员的要求控制车辆。
WO 2005/062984号专利申请涉及用于避免碰撞的预测系统。
发明内容
本发明基于这样的目的提供一种机动车辆输出轴的驱动轮的目的制动的方法，该方法在机动车辆转弯过程中，特别是机动车辆加速过程中提高车辆的稳定性。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1所述特征的用于机动车辆输出轴的驱动轮的目的制动的方法来实现。该方法的有利改良在从属权利要求中公开。
一方面，本发明基于这样的知识由转弯内侧的滑移引导的相应的车轮驱动转矩可以被减小。然而，同时转弯外侧的车轮的驱动转矩因此也会减小，结果是没有利用其附着潜能(adhesionpotential)。另一方面，本发明基于这样的认识转弯外侧的车轮的转动速度可以通过单独的车轮制动过程用车轮滑移控制变量控制。车辆在以由自由旋转、非驱动轴组成的单轴驱动的情况下的车辆参考速度通常可以用来确定车轮滑移。另一方面，在全轮驱动车辆的情况下，车辆参考速度的精确计算的可靠性有限，原因在于所有的驱动轮可能处于滑移状态。制动单独车轮的另一个控制变量可以是从车辆参考模型得到的并且与实际、经测定的侧偏率(yaw rate)相比较的侧偏率的设定值。该侧偏率是机动车辆绕通过车辆重心运行的垂直轴旋转的速度。这里还可以实施驱动轮的目的制动。差动轮系机构用来将驱动力和制动力的总和提供给与被制动的车轮相对的车轮。结果，不对称
的纵向力引起作用于车辆重心上的附加横摆力矩(yawmoment)。通过前面对车辆动力学关系的描述，该选择性的制动干涉经常发生在减轻荷载的转弯内侧的车轮上变得显而易见。然而，用这种控制方法，差值必须首先出现在来自车辆参考模型的侧偏率以及传感器测量值之间并且超出阈值。出于这样的原因，这种控制只能延迟激活并且其表现出驾驶员的要求和车辆反应之间的相位移动。相反，本发明提供了一种改进的方法，公开了针对单个车轮制动操作的控制，其中避免了依靠精确的确定的参考速度而且还减小了涉及侧偏率控制的相位位移。
在这个程度上，有利地提供了识别制动干涉以及/或者制动转矩干涉的控制变量的方法，在应用该方法的过程中，当机动车辆转弯时，车辆车道保持、稳定性以及加速性能之间的补偿相对于传统方法得到提高。
出于这样的原因，有利地提供如下包括机动车辆至少一个驱动轴的最好是驱动轮的目的制动的步骤
a确定特征附着值，
b最好通过三维特性图得到准静态路径半径(path radius)设定值，c通过特性图映射机动车辆的不足转向梯度(understeergradient),d 得到轮轴的车轮差动速度设定值，e得到轮轴的车轮实际差动速度，以及
f如果实际差动速度小于差动速度设定值，设定制动一个车轮的制动转矩，其中
g为了转动太快的车轮的目的制动，在闭合控制回路中得到设定的制动转矩，并且将其输出到各制动装置。
首先形成特性附着值是有利的，其指示瞬时驱动状态用了多少现有的侧向力。特性附着值由包含横向加速度和摩擦系数的输入值形成。该特性附着值还可以描述为适于摩擦环境的横向加速度。基于测量数据并根据以下等式1得到的仿真数据凭经验确定这样的相关性。<formula>formula see original document page 6</formula>
例如可以应用以下等式<formula>formula see original document page 6</formula>
机动车辆的车辆动力学中，准静态路径半径取决于转向角、横向加速 度和轮胎/路面摩擦系数。单个数值之间的相关性由车辆构造决定。为了简 化该相关性的复杂性，特性附着值已经有利地形成。
然后能实现的准静态路径半径可以描述为包含转向角和适合的横向 加速度(特性附着值)的输入变量的结果。从上述测量数据或仿真数据中 得到的特性图，最好是三维特性图，便于用于此。
通过特性图，最好是三维特性图映射描述实车非线性的车辆不足转向
梯度。本发明意义上的非线性定义为这样的含义尽管具有恒定的转向角， 但实车将以不同的速度沿着不同的路径半径。
如果准静态路径半径设定值是已知的，利于利用车辆已知的瞬时速度 和轮胎胎面宽度得到最好是驱动轮自由滑移运行的差动速度设定值。例 如，可以通过等式3实现<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，由于较短的旋转运行，转弯内侧的车轮将总是具有较低的速度 (自由滑移)。
然后如果驱动力(例如加速)出现在这些车轮，即最好出现在轮轴的 驱动轮，则不再满足自由滑移运行的条件。本发明中，在转弯过程中在转 弯内侧且减轻荷载的车轮通常将首先经历较高的滑移值。这导致轮轴的车 轮真实的或实际的差动速度被设定，设定的速度与上面计算得到的差动值 设定值产生偏离，并且该设定速度容易得到。
瞬时状态(滑移)的偏离相对于自由滑移差动速度(差动速度设定值)来说可以通过转动太快(相对于车轮速度设定值来说)的车轮，也就是说， 例如转弯内侧的车轮的目的制动进行补偿。通过闭合控制回路促使各个制 动，这是容易实现的。
作为通过特性图得到的所述差动速度设定值的另一选择，上述差动速
度设定值还可以通过简单的车辆模型得到。在这样的情况下，等式3中vx/r ",=车辆的纵向速度；r^路径半径设定值)的商用已得到的参考侧偏率 代替。然后在车辆参数的特性曲线中映射车辆的非线性或不足转向梯度作 为车辆状态变量的函数。
还可以想到，作为前面的方法中描述的车辆模型的参考侧偏率的另一 选择，使用现有的稳定性控制系统的参考侧偏率。
进一步的可能是用测量得到的车辆实际侧偏率代替得到的参考侧偏率。
在这个程度上，步骤a (确定特性附着值)和步骤b (最好通过三维
特性图得到准静态路径半径设定值)可以用上述的另外选择代替。就简单 的车辆模型而言，通过这样的事实有利地映射根据步骤c的不足转向梯度
模型的参数以特性曲线的形式执行作为状态变量的函数。就参考模型而 言，可以假定这样的相关性己经存储在现有的稳定性控制系统中。
在方法的一个有利改进中，容许更好的三维特性图或车辆模型的参数 化可以适应于外部周围环境和干扰变量，例如，不同的轮胎特性。例如， 容许驱动模型中的车轮差动速度设定值与实际车轮差速度的差值以反馈 的形式存储在特定的驱动状态中，例如低到中横向加速度以及/或者低的驱 动力。这些可以放置在相互的相关性中，例如，用以下的方式
(等式4).
等式4中每项的含义如下
Avsetp 转弯外侧/内侧的车轮差动速度设定值 Avaet 转弯外侧/内侧的瞬时车轮差动速度IV 特性图/车辆参数縮放变量 & ^的时间导数因子
这意味着，例如，乘以因子的乘法运算也作为上述的特性图的输出值 的尺寸变量因子记录下来。
本发明有利地提供了一种用于机动车辆驱动轮的特征模型受控或车 辆模型受控的差动速度控制器，其能在车辆转弯加速的时候提高车道保 持。
本发明基于这样的认识使用本发明在车辆动力学的物理上适当的工 作范围内是有利的。驱动轴的车轮的平均速度明显超过其它轴的车轮平均 速度时这样的认识终结。对于全轮驱动车辆，所有驱动轮的平均速度不能 增加快于某一分数，该分数定义为摩擦系数的分数。为了限定这个工作范 围，有必要也将干涉用到发动机控制器中以限定发动机转矩输出到驱动 轮。相反地，在工作范围内，通过提高发动机转矩补偿要求的制动转矩， 结果是一方面，提高了加速转换时的舒适，另一方面，增强了过程稳定效 果。
在本发明的意义上能够提供侧偏率控制器与本发明的结合， 一方面为 了实现驱动情况下的控制的较快响应，另一方面，为了在驱动情况下提高 车道的保持而不增加驱动滑移。
根据本发明的方法将以附图为基础进行说明 图1是当激活制动转矩控制时的功能图，以及
图2所示为当未激活制动转矩控制时反馈测量信号和特性图信号的示意图。
具体实施例方式
为了实施本方法，提供一种可以自动应用可縮放制动转矩的制动系统是有益的，也就是说在闭合控制回路中产生的单独的车轮制动转矩，对每 个车轮来说是独立的。此外，如果车辆的如下状态是已知的，对本发明是 有益的，例如
ay 重心上的车辆横向加速度
p 轮胎/路面的摩擦系数
5 转向轮转角
vx 车辆的纵向速度
Avaet 转弯外侧/内侧的实际车轮差动速度
上述的车辆状态信号在方框1 (车辆)中产生。信号ay和p通过函 数关系(例如根据等式2)转换成数值，或者转换成特性附着值 (characteristic adhesion value)(适合的横向加速度)。该特性附着值和转 向轮转角信号5提供到三维特性图(方框3)。在三维特性图(方框3)中 可以确定路径半径r设定值(可以准静态地得到)和转向轮转角S。该车
轴上的，尤其是驱动轴上的车轮差动速度设定值AVsetp由等式3和速度vx
以及轮胎胎面宽度s得到。速度、在方框1 (车辆)中产生。前车轴的(已 知的)轮胎胎面宽度定为下标縮写v。相应地，后车轴的(已知的)轮胎 胎面宽度定为下标縮写h (见等式3)。
在方框1 (车辆)中，实际车辆差动速度AVaet信号产生，并且与得到
的车辆差动速度设定值v鄉的信号提供到闭合控制回路(方框4)。如果可
以观察到实际车轮差动速度小于车轮差动速度设定，那么可以得出结论
转弯内侧的车轮存在过多的滑移。在这样的情况下，需要提供设定好的并
且/或者按比例产生以及/或者通过闭合控制回路(方框4)输出的制动转 矩(信号5)。将上述信号通过制动装置提供到引起各个车轮的目的制动，
或者转弯内侧车轮，或者驱动轴的各个制动。
图2所示为特性图(方框3)的示例性示意图，例如外部周围环境和 干扰变量，例如不同的轮胎特性。例如低到中的横向加速度以及域者低驱 动力，通过反馈(方框6)记录的(车轮)差动速度设定值和实际车轮差 动速度之间的差值。如前，车轮特征变量包含提供到方框3 (特性图)的横向加速度、摩擦系数以及转向轮转角，其中车轮差动速度设定值已通过 上述方法得到。有利地提供逻辑操作7，逻辑操作7是实际车轮差动速度 减去车轮差动速度设定值得到的数值。将该数值(差值)提供到根据等式
4进行乘法运算的反馈(方框6)。因此图2描述了当制动转矩控制未激活 时的程序。可提供到某一驱动状态中，例如低到中的横向加速度以及/或者 低驱动力(见上所述)。既然如此，图1中的方框4没有要求任何的制动 转矩。车轮差动速度设定值与实际车轮差动速度的差值通过反馈(方框6) 记录，这些可以放置在彼此的相关性中，例如，对等式4的说明中所述。
权利要求
1、一种机动车辆输出轴的驱动轮的目的制动的方法，该方法包含以下步骤a确定特性附着值，b通过三维特性图得到准静态路径半径设定值，c通过特性图映射机动车辆的不足转向梯度，d得到轮轴的车轮差动速度设定值，e得到轮轴的车轮实际差动速度，以及f如果实际差动速度小于差动速度设定值，设定制动一个车轮的制动转矩，其中g为了转动太快的车轮的目的制动，在闭合控制回路中得到设定的制动转矩，并且将其输出到各制动装置。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，特性附着值由包含横向加速度和摩擦系数的输入值形成。
3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，准静态路径半径设定值由包含转向角和特性附着值的输入变量形成。
4、 根据上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，车轮差动速度设定值由车辆的准静态路径半径设定值、瞬时速度和轮胎胎面宽度形成。
5、 根据上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，差动速度设定值由车辆模型或单线模型获得或者由现有的稳定性系统获得或者由经测量的侧偏率获得。
6、 根据上述权利要求中任何一项所述的方法，其特征在于，特性图适应于外部周围环境以及/或干扰变量，其中差动速度设定值与实际车轮差动速度的差值以反馈的方式记录，其中产生特性图的縮放变量。
全文摘要
本发明涉及一种机动车辆输出轴的驱动轮的目的制动的方法，为了提高车辆的稳定性，特别是在加速过程中，提出以下步骤a.确定特性附着值，b.通过三维特性图得到准静态路径半径设定值，c.通过特性图映射机动车辆的不足转向梯度，d.得到轮轴的车轮差动速度设定值，e.得到轮轴的车轮实际差动速度，以及f.如果实际差动速度小于差动速度设定值，设定制动一个车轮的制动转矩，其中g.为了转动太快的车轮的目的制动，在闭合控制回路中得到设定的制动转矩，并且将其输出到各制动装置。
文档编号B60T8/1769GK101565037SQ200910137619
公开日2009年10月28日 申请日期2009年4月23日 优先权日2008年4月24日
发明者乌韦·霍夫曼, 延斯·多恩黑格, 德雷克·肯普顿·沃德, 马太依斯·威廉·吉林克 申请人:福特全球技术公司