专利名称：用于调节汽车尤其是载货车的稳定性的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于调节汽车尤其是载货车的稳定性的方法和设备。
背景技术：
汽车的稳定性调节系统的作用是在汽车的紧急情况下，例如转向不足、转向过度 或有倾翻倾向的情况下，通过另外的制动干预(尤其是制动压力调整)支持性地干预对汽 车的引导。作为输入量在此使用不同的传感器的测量信号，这些传感器尤其是指偏航率传感 器、转向盘角度传感器和横向加速度传感器以及必要时纵向加速度传感器；补充地，将部分 地考虑由其他制动调节系统如ABS(Anti-l0Cked Braking System，防抱死刹车系统)或 EBS (Electric Braking System，电控制动系统)所测定的行驶状态量，例如汽车质量和参 考速度。稳定性调节系统尤其使用在载货车中，该稳定性调节系统具有针对偏航调节的调 节回路和针对防倾翻调节的另一调节回路。防倾翻调节通常采集横向加速度的、所测定的 汽车质量的以及汽车参考速度的输入信号并且必要时采集转向盘角度信号。偏航调节通常 采集转向盘角度信号、汽车参考速度和偏航率信号。由于广泛使用传感技术，不仅针对所使用的传感器的硬件而且针对软件实施均产 生相应的费用。此外，传感器尤其是偏航率传感器在误差技术上易受影响，从而针对可靠地 执行需要高额的软件开发费用。此外，对制动系统来说，单独的调节通道需要相应的费用，其中，偏航调节需要两 个针对前轴的单独的调节通道。
发明内容
本发明的任务在于，完成一种用于调节汽车稳定性的方法和设备，该方法和设备 能够以相对低的费用实现可靠的行驶稳定性调节。该任务通过依据权利要求1的方法和依据权利要求14的设备得以解决。优选的 改进方式由从属权利要求说明。本发明基于如下思想由所测量的横向加速度来对实际偏航行为进行估计，并且 由转向盘角度信号来测定期望偏航行为，并且将所获得的偏航行为的实际值和期望值相互 进行比较。因此，依据本发明，与传统系统中不同的是针对偏航调节未使用用于输出偏航 率测量信号的特殊的偏航率传感器。以依据本发明的认识为基础的是，针对防倾翻调节或滚动稳定性调节 (Rollstabilitatsregelung)总归要使用横向加速度信号，并且该横向加速度信号原则上也 可以为了对转向不足倾向加以限制而在偏航调节时在没有附加的偏航率信号或偏航率偏 航率测量信号的情况下被使用。与现有防倾翻调节不同的是在此不放弃使用转向盘角度 传感器，而是特意地将该转向盘角度传感器不仅包含在防倾翻调节之中而且包含在偏航调节之中。由此，相对于所公知的不带有转向盘角度传感器的防倾翻调节系统或滚动稳定性 调节系统，获得了更高的效率，尤其是在动态机动操纵(ManGver)的情况下。依据本发明的方法和依据本发明的设备尤其在具有大轴距的汽车(例如卡车和 公共汽车)中有益，这是因为这些汽车由于低摩擦系数在不稳定时更倾向于转向不足。在此，依据本发明所认识到的是，在此类汽车中，通过使转弯内侧的 (kurveninner)后轮减速而进行的转向不足干预非常有效，与此相反，通过使转弯外侧的前 轮减速而进行的转向过度干预不是很有效。在牵引系统中，依据本发明的方法尤其对于牵 引车意义重大。防倾翻调节尤其可以实施在牵弓I车和挂车的所有车轮上。因此，依据本发明，可以通过略去在硬件和软件方面成本高的并且还可能产生误 差的偏航率传感器以及通过不仅针对防倾翻调节而且针对偏航调节将转向盘角度信号和 横向加速度信号包括在内，完成了成本低廉但却非常可靠的、耐用的系统。
下面借助实施方式的附图对本发明进行详述。图1示出依据本发明的稳定性调节 系统的方框图。
具体实施例方式在图1所示的稳定性调节系统1中，设置有防倾翻调节系统2和偏航调节系统3， 作为带有共用的输入信号的两个调节系统。调节系统2和3在此可以构成一个在软件方面 共用的控制器，或者构成两个在硬件方面分离开的控制器。防倾翻调节系统2采集汽车质量信号m作为输入信号，该汽车质量信号由底部安 置的制动系统(如ABS或EBS控制装置)，以本身公知的方式，作为参考值在不同的对加速 度或制动作用的影响下由惯量来测定，必要时将轴载荷传感器包括在内。此外，防倾翻调节 系统2采集如下汽车速度信号v，即，例如在ABS或EBS的制动系统中作为参考速度而存在， 并且尤其由经车轮转速传感器检测的车轮转速来测定，并且是补充地执行的打滑调节系统 和必要时的制动力分配系统的基础。在此，作为汽车速度信号ν也可以可供选择地采集车 轮轴的测量信号。此外，防倾翻调节系统2采集来自汽车的横向加速度传感器4的横向加 速度信号ay和来自汽车的转向盘角度传感器5的转向盘角度信号LRW。在防倾翻调节系统 2中，在方框8中，由汽车质量信号m对倾翻极限进行估计并且输出倾翻极限估计信号Cl。此外，在方框9中，由转向盘角度信号LRW和汽车速度信号ν对倾翻动态 (Kippdynamik)进行估计；所选取的转向盘角度和汽车速度在此可实现对横向加速度变化 的估计并输出倾翻动态估计信号c2。依据本实施方式，在方框9中进行的对倾翻动态的估 计不包括横向加速度或横向加速度信号ay在内，而是仅包括可由转向盘角度LRW和汽车速 度ν预估的动态变化。在此，所测定的转向盘角度和汽车速度可以实现对所要预估的倾翻 动态的足够精确的估计，以便接下来在比较装置10中采集信号cl和c2，并且将在方框8中 所测定的或估计出的倾翻极限与在方框9中估计出的倾翻动态进行比较，其中，以具有优 点的方式，横向加速度信号ay补充性地加入到该比较中。比较装置10由此将由横向加速度和倾翻动态所要预估的倾翻角或倾翻力矩与估计出的倾翻极限进行比较，如图1中通过加号和减号指示所显示的那样，并且将通过比较 产生的、描述倾翻危险或倾翻可能性的防倾翻比较信号c3给到防倾翻调节器12上，该防倾 翻调节器接着测定防倾翻调节范围，并且通过将调节信号c4输出到减速调节器14上来使 该防倾翻调节范围初始化，用以通过在一个或多个轴上和/或在用于发动机力矩的调节器 15上的制动作用来进行减速调节，该发动机力矩用于调整发动机制动作用，这些调节器又 将控制信号S1、S2输出给相应的调节装置。调节器14或15的控制范围根据所需的干预而 定，这例如在沿纵向进行制动调节的情况下对汽车制动器或发动机制动器进行控制时也已 公知。依据本发明，减速调节器14可以作用于牵引车和挂车的一个或多个制动器，该减速 调节器优选作用于牵弓I车和挂车或拖车的所有制动器。偏航调节系统3具有用于确定偏航期望值的装置16，该装置采集转向盘角度信号 LRW和汽车速度信号v，并且由此测定由驾驶员输入的偏航期望值并且作为偏航期望值信 号Ψ8输出。在这种测定中，尤其能够以转向盘角度选取(Lenkradwinkeleinschlag)和汽 车速度来预设环形轨道上的行驶，该行驶被分配有确定的偏航率。此外，设置有用于估计偏 航实际值，也就是说，汽车围绕其竖轴的实际偏航率的装置17，该装置采集横向加速度信号 ay和汽车速度信号ν并且输出偏航实际值信号UU。偏航调节系统3由此优选初步确定牵 引车的偏航行为。在装置17中进行的估计尤其可以通过生成横向加速度信号ay与汽车速度信号y 的比值或商，也就是作为ay/v来实现。以依据本发明的思想为基础的是，在转弯行驶的情 况下，牵引车重心的偏航率或偏航实际值Vi通过该商ay/v而生成，并且该值可以在没有 侧向滑移的情况下，也就是说，在所希望的转弯行驶中或者还有在转向不足的情况下，被考 虑。由此，该值可以为了在牵引车转向不足时的调节而被考虑；在有转向过度倾向或转向过 度的情况下的应用中，原则上会产生伴随着车尾和车头摆向一旁的滑移并且因此牵引车的 偏航率不再与其重心的偏航率一致，因此这种在有转向过度倾向或转向过度的情况下的应 用依据本发明被认为是并不那么有利的，并且依据本实施方式不被实施。接下来，将偏航期望值信号Vs和偏航实际值信号Vi输出给比较装置18，该比较 装置对这些数值相互进行比较。在此优选测定期望值与实际值之间的差是否超过预先给 定的阈值。比较装置18将比较信号c5输给偏航调节器20，该偏航调节器接下来以调节信 号c6来控制用于发动机力矩的调节器21和/或控制用于侧式制动打滑调节的调节器22 和/或控制挂车的制动调节器23，这些调节器分别将控制信号S3、S4、S5输出给相应的调 节装置。由此，像在上述防倾翻调节系统2中那样，在这里相应地实现了对用于发动机力矩 和/或制动器的调节器的控制。原则上，装置15和21也可以构成为共用的发动机力矩调 节器，该发动机力矩调节器因此根据由防倾翻调节器12或偏航调节器20所确定的不稳定 性来控制。图1中的装置8至23优选以纯软件的方式构成，从而可以实现在一个或多个现有 的控制装置中以程序的形式来实施。
权利要求
1.用于调节汽车尤其是载货车的稳定性的方法，在所述方法中，执行防倾翻调节方法，在所述防倾翻调节方法中至少采集横向加速度信号(ay)、转 向盘角度信号(LRW)和汽车速度信号(ν)，并且由此生成并输出用于干预汽车的控制信号 (S1、S2)，以及执行偏航调节方法，在所述偏航调节方法中采集所述转向盘角度信号(LRW)、所述横向 加速度信号(ay)和所述汽车速度信号(ν)，测定并相互比较偏航率期望值信号(Vs)和偏 航率实际值信号(Ψ i)，并且执行偏航调节，在所述偏航调节中生成并输出用于干预汽车的 控制信号(S3、S4、S5)。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述偏航率实际值信号(Ψi)在不使用偏航 率传感器或偏航率测量信号的情况下，至少由所述横向加速度信号(ay)和所述汽车速度 信号(ν)来测定，尤其是来估计。
3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述偏航调节方法中，偏航率期望值信号(Ψ8)由所述转向盘角度信号(LRW)和所述汽车速度信号(ν)来测定，所述偏航率实际值信号(ψυ由所述横向加速度信号(ay)和所述汽车速度信号(V) 来估计，并且，将所述偏航率期望值信号(Ψ8)和所述偏航率实际值信号(UU)进行比较，并且依赖 于所述比较来对偏航调节器(20)进行控制。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，所述偏航率实际值信号(Vi)由横向加速度 (ay)和汽车速度(ν)的比值来估计。
5.按权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述偏航调节器(20)控制用于发动机 力矩的调节器(21)和/或至少一个制动调节器(22、23)。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，所述制动调节器(22、23)是侧式制动打滑调 节器(22)，优选是牵引车后轴的侧式制动打滑调节器，和/或挂车的制动调节器(23)。
7.按权利要求3至6之一所述的方法，其特征在于，所述偏航调节方法仅在识别到牵引 车转向不足或者牵弓I车有转向不足倾向的情况下才实施。
8.按权利要求7所述的方法，其特征在于，在识别到所述牵引车转向不足或有转向不 足倾向的情况下，一个后轴的或两个后轴的转弯内侧车轮被制动。
9.按上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在所述防倾翻调节方法中补充地采 集汽车质量信号(m)，由所述汽车质量信号(m)估计汽车的倾翻极限，并且在紧接着的比较 装置(10)中，至少由估计出的所述倾翻极限和从所述转向盘角度信号(LRW)及所述汽车速 度信号(ν)中估计出的倾翻动态来测定倾翻状态和/或倾翻危险和/或倾翻可能性。
10.按权利要求9所述的方法，其特征在于，作为所述汽车速度信号(ν)，使用控制系统 的参考值，优选是制动调节系统(ABS、EBS)的参考值。
11.按权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在将估计出的所述倾翻极限与估计出 的所述倾翻动态进行比较时，补充地采集所述横向加速度信号(ay)，并且由比较结果出发 来对防倾翻调节器(12)进行控制。
12.按权利要求11所述的方法，其特征在于，所述防倾翻调节器(12)控制减速调节器 (14)，所述减速调节器用于牵引车和挂车车辆的一个或多个制动器，优选用于牵引车和挂车车辆的所有制动器。
13.按权利要求11或12所述的方法，其特征在于，所述防倾翻调节器(12)控制用于发 动机力矩的调节器(15)。
14.用于调节汽车的稳定性的设备，所述设备具有防倾翻调节系统(2)，所述防倾翻调节系统至少从横向加速度传感器(4)采集横向加 速度信号(ay)、从转向盘角度传感器(5)采集转向盘角度信号(LRW)并采集汽车速度信号 (ν)，并且由此生成并输出用于干预汽车的控制信号(Si、S2)，以及偏航调节系统(3)，所述偏航调节系统采集所述横向加速度信号(ay)、所述转向盘角 度信号(LRW)和所述汽车速度信号(ν)，测定并相互比较偏航率期望值信号(Ψ s)和偏航率 实际值信号(Ψ i)，执行偏航调节并且输出用于干预汽车的控制信号(S3、S4、S5)。
15.按权利要求14所述的设备，其特征在于，所述偏航调节系统(3)以不包括偏航率传 感器或偏航率测量信号在内的方式来构成。
16.按权利要求14或15所述的设备，其特征在于，所述偏航调节系统(3)具有 用于测定偏航率期望值信号(Ψ8)的装置(16)，所述用于测定偏航率期望值信号(￥s)的装置至少采集所述转向盘角度信号(LRW)和所述汽车速度信号(v)，用于测定偏航率实际值信号(Vi)的装置(17)，所述用于测定偏航率实际值信号 (Ψ )的装置至少采集所述横向加速度信号(ay)和所述汽车速度信号(v)，和比较装置(18)，所述比较装置采集并相互比较所述偏航率期望值信号(Vs)和所述偏 航率实际值信号(Ψ ，以及偏航调节器(20)，所述偏航调节器采集所述比较装置(18)的输出信号(c5)。
17.按权利要求15或16所述的设备，其特征在于，用于测定所述偏航率实际值信号 (Ψ )的装置(17)由横向加速度(ay)和汽车速度(ν)的比值来估计所述偏航率实际值信 号(Ψ )ο
18.按权利要求16或17所述的设备，其特征在于，所述偏航调节器(20)控制用于发动 机力矩的调节器(21)和/或至少一个用于干预制动的调节器(22、23)。
19.按权利要求18所述的设备，其特征在于，所述偏航调节器(20)控制挂车的制动调 节器(23)，和/或控制用于侧式制动打滑调节的调节器(22)，所述侧式制动打滑调节优选 是对牵弓I车后轴的侧式制动打滑调节。
20.按权利要求16至19之一所述的设备，其特征在于，所述偏航调节系统(3)仅在识 别到牵引车转向不足或者牵弓I车有转向不足倾向的情况下才实施偏航调节方法。
21.按权利要求20和权利要求19所述的方法，其特征在于，在识别到所述牵引车转向 不足或有转向不足倾向的情况下，所述偏航调节器(20)控制所述调节器(22)，用于对一个 后轴的或两个后轴的转弯内侧车轮进行制动。
22.按权利要求14至21之一所述的设备，其特征在于，所述防倾翻调节系统(2)从例 如其他制动调节系统(ABS、EBS)，尤其是从制动打滑调节系统采集汽车质量信号(m)。
23.按权利要求14至22之一所述的设备，其特征在于，所述防倾翻调节系统(2)具有 用于估计倾翻极限的装置(8)，所述用于估计倾翻极限的装置采集汽车质量信号(m)， 用于估计倾翻动态的装置(9)，所述用于估计倾翻动态的装置采集所述转向盘角度信号(LRW)和所述汽车速度信号(ν)，比较装置(10)，用于采集所述用于估计倾翻极限的装置(8)和所述用于估计倾翻动 态的装置(9)的输出信号(cl、c2)，采集所述横向加速度信号(ay)和输出防倾翻比较信号 (c3)，防倾翻调节器(12)，用于采集所述防倾翻比较信号(c3)和控制用于制动器的减速调 节器(14)和/或控制用于发动机力矩的调节器(15)。
24.按权利要求23所述的设备，其特征在于，所述减速调节器(14)是用于牵引车和挂 车的一个或多个制动器的调节器，优选是用于牵引车和挂车的所有制动器的调节器。
全文摘要
本发明涉及用于调节汽车尤其是载货车的稳定性的方法和设备，在该方法中执行防倾翻调节方法，在该防倾翻调节方法中至少采集横向加速度信号(ay)、转向盘角度信号(LRW)和汽车速度信号(v)，并且由此生成并输出用于干预汽车的控制信号(S1、S2)，并且执行偏航调节方法，在所述偏航调节方法中采集转向盘角度信号(LRW)、横向加速度信号(ay)和汽车速度信号(v)，测定并相互比较偏航率期望值信号(ψs)和偏航率实际值信号(ψi)，并且执行偏航调节，在该偏航调节中生成并输出用于干预汽车的控制信号(S3、S4、S5)。
文档编号B60T8/17GK102007024SQ200980113290
公开日2011年4月6日 申请日期2009年2月24日 优先权日2008年4月17日
发明者托马斯·赖希 申请人:威伯科有限公司