专利名称：用于在牵引车辆上识别拖车运行的方法和控制装置的制作方法
用于在牵引车辆上识别拖车运行的方法和控制装置
背景技术：
本发明涉及到一种根据权利要求1的前序部分的用于识别车辆是
否处于拖车运行状态的方法，本发明还涉及到一种根据权利要求23的用于实施该方法的控制装置。
DE 199 64 048 Al中描述了带有拖车摆动逻辑(AnMngerschlingerlogik)的行驶动力控制系统，用于稳定马路车辆。在摆动运动方面监控牵引车辆，且在识别到摆动运动时自动剎车和/或51入抵消摆动的横摆力矩。
如果探测到牵引车辆上是否连接有拖车， 一般首先激活众所周知的拖车摆动逻辑。技术背景就是用于拖车识别的装置，其中获取到该装置的用于拖车运行识别的信号，该装置与牵引车辆建立直接的拖车连接。通常检查刹车灯连接器的分配，而在存在拖车时关闭其分配，通过这种方法，导出信号。
特别地DE 197 44 066 Al中讲述了 一种用于卡车拖车运行识别的装置，且依赖于用于拖车的可控压力，获得描述压力产生的变量。在这个基础上确定是否连接有拖车。DE 197 44 066 Al中讲述的装置是以具有用于拖车的可控压力获取部件的系统，通常至少还要有一个制动的拖车为前提的。这些条件并不是一直都能够实现，不符合条件时的后果就是不能实现识别。
然而在某几个情况下所知的方法可能导致代表拖车存在的变量的错误分配从而导致行驶动力控制系统的错误干涉或者说导致在行驶动力、传动和制动防滑控制以及拖车稳定性逻辑方面不理想的性能。例如下面的情况可能导致代表拖车存在的变量的错误分配。
牵引车辆上不存在或者没有应用显示拖车存在的装置。例如在欧洲以外的部分国家没有义务在拖车行驶中应用刹车灯连接器。
显示拖车存在的装置不是通过拖车，而是通过另外一个装置定位，例如车轮支架。其结果就是行驶动力控制系统得到的信息就是即使牵引车辆没有连接拖车，车辆也是带有拖车在运行。
发明内容
本发明的任务在于提出 一种识别牵引车辆是否拖车运行的改进方法，特别提出一种作为行驶动力控制方法的一部分，采用这种方
法可以可靠地确定牵引车辆是否带有拖车。进一步的任务在于提出实施此方法的相应控制装置。
通过具有权利要求1的所述特征的方法，以及具有权利要求23所述特征的控制装置解决该问题。
进一步有利的改进在从属权利要求中给出。
该发明的思路在于，通过评估一个控制行驶动力控制系统提供的变量推断出，牵引车辆是否拖车运行。基于此估计结果可以对拖车逻辑和/或行驶动力控制系统进行调整，特别是激活，无效，灵敏化和/或去灵敏化。 一旦识别到存在拖车驱动，那么例如可以由此适配拖车摆动逻辑以使其设置得更加灵敏。附加地还可以降低干涉的临界值。相应地减轻拖车摆动逻辑或者提高干涉的临界值而由此防止错误分配，对于这种情况，拖车识别装置识别不到连接在牵引车辆上的拖车。但是基于本发明的方法也可以不依赖于行驶动力控制系统而引入而例如用于在拖车识别时给出相应的信号，特别是激活车辆驾驶室里的信号灯。
基于本发明设计为，用于拖车识别的方法基于描述行车状态的实际信号与相应的理论信号的比较。特别是偏航率信号和/或浮动角信号和/或转向角信号考虑作为描述行驶状况的信号。最优先评估代表车辆摆动运动的信号。相应的实际信号或者借助于至少一个传感器测量到 或者借助于其他的动力变量计算或者估计得到。相应的或者相当的理 论信号借助于至少带有一个输入变量的参考模型得出。该参考模型例 如包含至少一个特性曲线和/或至少一个多项式。例如如果实际偏^元率 信号与理论偏航率信号相比较，那么理论偏航率信号可以根据
Ackermann方程式得出
其中S表示转向角，v表示例如由车轮转数得出的车辆车速(所谓的参 考车速)，L表示轴距而Vch表示所谓的特性速度。特性速度涉及到描 述车辆自转向特性的系统参数。同时通过传感器测量实际偏航率，比
对其进行监控如果可能还要进行不同程度的滤波。
在本发明的设计中设计为，牵引车辆的拖车运行依靠于实际信号 于理论信号之间的相位偏移来实现。该发明的理论基础在于，基于拖 车运行中的变化的行驶特性而使实际信号和理论信号之间产生明显 的相位延迟。该种相位偏移的出现对于不同的变量和不同的拖车和牵 引车辆拖车的组合(Gespann)的实施例是精准的。因此理论信号与实际 信号之间的相位偏移可以优选用于拖车运行的可靠识别。
额外地或者可备选地可以对实际信号于顶信号之间的幅度差进 行比较用于实际信号与理论信号之间相位偏移的评估。在拖车运行时 特别是在偏航率信号中会产生两个信号幅度差的放大。如果相位偏移 与幅度差共同评估，会改善拖车识别的可靠性。
在本发明的设计中优化地设计为，对^L为拖车运行的边缘相位偏 移的超过进行判断。优选地在每次边缘相位偏移的超过时改变计时器 的计时状态和/或设置记号。当达到一定的计时状态时就识别为存在拖 车运行。备选地也可以考虑直接在边缘相位偏移超过时识别为拖车运 行。
类似地在本发明的设计中设计为，对视为拖车运行的超过边缘幅
7度差的情况进行判断。特别地依赖于边缘幅度差的超过改变计时器的 计时状态和./或设置记号。特别涉及到了与在边缘相位偏移超过时发生 变化的相同计数器。
在本发明的改型中，如果在超过边缘相位偏移和/或超过边缘幅度
差时会发生变化的计数器读数(Bezaehlerzustand)达到，超过或者低于 某个设定临界值，就会识别为拖车运行。
在本发明的改型中优化地设计为，通过实际信号与理论信号的涉 及方向的走向(Verlauf)评估对相位偏移进行评估。特别是通过实际信 号与理论信号的同方向和/或反方向的走向评估进行相位偏移评估。
根据本发明的优选的实施例对实际信号与理论信号同方向或者 反方向运动的周期数进行计数。如果实际信号与理论信号同方向运 动，也就是两者同时变大或者变小，那么计数器在该周期内会发生变 化，优选升高。如果实际信号与理论信号反方向运动，那么计数器以 相反的方向发生变化，优选下降。计数器读数的升高或下降以不同的 方式和方法进行。计数器读数的变化适当地线性地通过与每个周期里 面的常数的加减或者通过来自前面周期里计数器读数的乘法来实现， 前面的周期带有因子和对标准值的相应的初始化。根据优选的实施例 对实际信号差与理论信号差的乘积符号进行评估。其中形成实际查询 周期的实际信号与前面查询周期优选上个查询周期的实际信号的实 际信号差。同样地形成理论信号差。符号显示是否实际信号与理论信 号以相同或者相反的方向运动。如果它们以相反的方向运动，也就是 说符号是负的，那么就可以确认实际查询周期内有相位偏移。
在本发明的改型中优化地设计为，将代表具有正或者负号的乘积 值的计数器读数限制在一定的数值范围内。例如一旦计数器读数具有 正号时升高而没有对最大计数器读数进行限制，必会计算出 一个很大 的带负号的乘积值，从而超过了预设的极限值而可能预测到拖车运行 的存在。拖车识别也将会在有时间延迟地进行。
依赖于实际信号与理论信号之间的幅度差的评估结果改变上述计数器的计数器读数是可行的。 一旦幅度差超过了预设值，意味着拖 车运行的存在且计数器读数会以相同的方向改变， ^t"J(口同寸禾〉则到才目'位 偏移或者超过极限相位偏移。
依赖于幅度差的计数器读数的改变例如可以通过计数器读数与 系数的乘法进行。 一旦没有拖车连接以及带有拖车的幅度差存在，优 选地，系数来自于存在了的幅度差。根据计数方向计数器读数也可以
由共同(reziprok)形成的系数来形成。
在本发明的改型中优化地设计为，对带有极限计数器读数的计数 器读数进行比较。如果计数器读数达到了极限计数器读数，那么预测 为或者识别为存在拖车运行。
根据符合本发明的改型设计为，依赖于拖车或者非拖车运行的识 别影响到拖车摆动逻辑和/或行驶动力控制系统。那么例如在识别到非 拖车运行时关闭或者去灵敏化拖车摆动逻辑。额外地或者备选地可以 考虑，识别到拖车运行时激活行驶稳定化干预，该干预特别出于在拖 车运行时减小出现的非稳定性的目的。此外额外地或者备选地，还可 以在识別到非拖车运行时对行驶稳定化干预进行无效或者弱化。
在本发明的设计中优化地设计为，在车辆不依赖于驾驶员的默认 例如通过车道的特性激发出振动的情况下，对行驶动力控制系统的特 性进行修改。这可以由此实现，参考模型额外地或者备选地对驾驶员 默认考虑进特性输入变量，例如转向角，相应的不依赖于驾驶员默认 的输入变量，例如浮动角。
根据本发明优选的实施例设计为，实际信号与理论信号之间的相 位偏移评估的释放至少要与一个条件联系在一起。优选地在违反该条 件之后相位偏移的识别对于事先设定的时间间隔内仍然是有效的。例 如转向角的足够变化或者实际信号超过临界值可以引入作为相位偏 移评估激活的条件，其描述了拖车的振动或者通过拖车振动引起的牵 引车辆或者挂车的振动。如果条件满足，通过识别在条件违反时保持 激活方法(滞后)，在可参数化的时间段内释放相位偏移的评估或者识别。在相位偏移评估无效时将重置识别时应用的变量到适当的初始 值，例如计数器读数或者设置或者没有设置的标记。
此外该发明还涉及到一种控制装置，其设计为可以应用上述的方 法。优选地该方法在行驶动态控制系统的控制装置中实现。
此外该发明还涉及到用于识别第一信号和第二信号之间相位偏 移的方法。该方法可以应用于很多技术领域中且不依赖于用于拖车运 行的识别的方法进行应用。根据本发明，相位偏移的存在依赖于第一 信号与第二信号的乘积的符号进行识别。在细节讲述方面将在该方法
的说明书中的对于专门的拖车运行识别的应用情况的登记中指出。 附图简要说明
本发明更多的优点及相应的设计可以从进一步的权利要求、附图
说明以及图纸中获悉。其中
图1显示了行驶动力控制系统的简化图示， 图2显示了行驶动力控制方法的简化流程图， 图3显示了相位偏移评估过程，
图4显示了实际和理论偏航率信号在非拖车运行时的流程，而 图5显示了实际和理论偏航率信号在拖车运行时的流程。
本发明的实施例
附图中同样的组成部分和具有同样功能的组成部分以同样的附 图标记表示。
图1显示的是一个复杂控制系统的系统结构的简化图示，其包含 行驶动力控制系统。该行驶动力控制系统包含控制装置1，控制算法 在实际的ESP(电子稳定程序)情况下作为程序^f莫型以及拖车摆动逻辑 存储在其中。此外该行驶动力控制系统包含传感器2用于确定实际性 能，也就是至少一个实际信号以及多个控制元件3,4,5，例如像电机控 制装置、转向调节器等，以及车轮制动器5用于行驶性能的干预。在超过预设干预临界时，也就是预设控制偏差，那么就会激活例如制动 器5,用于使车辆7的行驶性能与理论值相适应从而稳定车辆。在拖 车运行中，也就是在连接有拖车时可以想象，为了稳定行车状况，特 别是在牵引传动出现的例如拖车的摆动，需要进行更多的干预。
控制装置1中运行有参考模型，借助参考模型并根据至少一个输 入变量，例如节气门踏板调节和/或制动预压可以得到理论信号。根据 本发明，控制装置1在特定的性质方面对实际信号和理论信号进行比 较从而依靠特定关系的满足确定拖车运行或者非拖车运行。
下面根据实际偏航率信号与理论偏航率信号的比较对本发明进 一步阐述。然而本发明不限于偏航率信号的比较。额外地或者备选地 把描述车辆摆动运动的特性用于评估是否拖车运行。
如同由图4(非拖车运行)和图5(拖车运行)的比较所出现的那样， 根据在拖车运行(参照图5)中变化的形式特性在实际与理论偏航率信 号之间出现明显的90。范围内的相位偏移。实际偏航率信号超前理论 偏航率信号大约90。。
此外拖车运行时两个信号的幅度差出现了明显的放大。下面幅度 差值与相位偏移共同引入评估，是否牵引车辆处于拖车运行。也可以 考虑只引入相位偏移或者只引入幅度差值用于该种评估。
图2的流程图中显示的是集成了拖车识别的行驶动力控制系统流 程简图。首先在方法步骤8中读入不同传感器的传感器信号，此外还 有偏驶信号。而在随后的步骤9中对读入的信号进行监控，调节。还 要对信号进行滤波和可信化。例如不可信的信号不能关闭特定的信号 或者改变其灵敏度。额外地或者备选地还可以中断信号流。
在下面的第三步分析可信化的传感器信号而在步骤10a中确定是 否存在拖车振动的可能。例如可以检验究竟是否可以确定车辆的振动 特性。如果情况不是如此，那么在步骤15中重置拖车识别。特别是 将设置的标记最终设置为0而计数器读数设置为初始值。
如果存在拖车振动的可能，在步骤11中基于实际偏航率得到表
ii示挂车推进的变量。此后在步骤lla中检验，例如通过驾驶员，可选 择地通过驾驶员辅助系统或者其他的系统是否存在足够大的挂车激 励。
如果不存在足够大的挂车激励，那么以步骤llb继续在步骤lib
中检验，多长时间不满足激活相位偏移识别的条件。 一旦没有超过预 先给定的时间段或者预先给定的周期数值等等，也就是说激励太小，
根据步骤12相位偏移识别继续保持激活(滞后)。 一旦该时间段过后， 关闭识别。否则以步骤23继续。
如果挂车激励足够大，例如超过了幅度，优选通过多个周期的特 定值，那么在步骤11中激活相位识别且在参it化的时间的条件失去 之后挂起相4立识别。
根据步骤12相位识别在图3中细节讲述且随后细节描述。根据 步骤12提高或者降低计数器读数作为相位偏移识别的结果。
因此在步骤13中进行实际和理论偏航率信号的幅度差的评估。 根据步骤12计数器在步骤14种进行适配作为评估的结果。例如在步 骤14中进行步骤12中的计数器读数与系数的乘法。在最优的情况下 该系数包括没有拖车的幅度差和有拖车的幅度差。因此计数器读数再 与系数相乘时减小。
步骤14之后进行扫描步骤23。这里进行本来的识别是否存在拖 车运行。如果计数器读数超过了预设极限值，在存在的情况下推测为 存在拖车运行。
如果计数器读数超过极限值，也就是说连接有拖车，那么在步骤 16中对拖车摆动逻辑进行相应的适配，例如激活。在步骤17中有选 择的进行行驶动力控制系统的适配，特别是敏感化。
如果识别为非拖车运行，在步骤24中同样适配拖车摆动逻辑和/ 或行驶动力控制系统。特别地在步骤24中对进行拖车摆动逻辑进行 非每文感化和/或无效。
如上所提，根据图2中的步骤12在图3中详细讲述相位偏移评估。图3和图3中以流程图形式概述的程序以优化的实施例在安置有 控制器1的微处理器中执行。
在方法步骤18中首先计算实际偏航率信号的现在值对于来自上 个周期的实际偏航率信号值的差值。同样在步骤18中计算理论偏航 率信号的现在值对于来自上个周期的理论偏航率信号值的差值。在下 述步骤19中得出实际与理论偏航率信号的差值的乘积。
如果差值的符号为正，那么两信号以相同的方向变化。这评估为 信号在相位上相当的标志。出于这个原因在这种情况下对于步骤20 要向上计数。可选择地在步骤19a中计数器可以在后面与初始值相乘。 如果乘积为负，那么在步骤21中减小计数器并将其向下限制在比如 初始值。可选择地在步骤21中讲计数器与遗忘因子相乘。
在步骤22中将计数器的增长限定在某一个上限值。由此避免了 为了达到下限值且根据图2的步骤23中能够确定拖车运行的存在而 必须有太大计数最小步数的情况。
根据图2步骤22之后继续步骤13。评估幅度差值且在步骤14中 基于幅度差值评估修改来自相位偏移评估的计数结果，特别是与上述 所提的系数相乘。
权利要求
1. 一种用于在牵引车辆上识别拖车运行的方法，特别是作为行驶动力控制系统的一部分，所述系统带有拖车摆动逻辑，用于稳定拖车和牵引车辆的组合，其特征在于，通过描述行车状态的实际信号与相应的理论信号的比较实现拖车运行识别。
2. 才艮据权利要求1所述的方法，其特征在于，其特征在于，实际信号就是实际偏航率而理论信号就是理论偏航率信号，和/或实际信 号就是实际浮动角信号而理论信号就是理论浮动角信号，和/或实际信 号就是实际转向角信号而理论信号就是理论转向角信号。
3. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，理论 信号借助参考模型并根据至少一个输入变量，特别是转向角和/或车辆 速度获耳又。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，评估 实际信号与理论信号之间的相位偏移用于识别拖车运行。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，评估 实际信号与理论信号之间的幅度差值用于识别拖车运行。
6. 根据权利要求4到5中任一项所述的方法，其特征在于，超 过极限相位偏移则评估为拖车运行，特别是其中计数器读数发生变化 时。
7. 根据权利要求5到6中任一项所述的方法，其特征在于，超 过极限幅度差值则评估为拖车运行，特别是其中计数器读数发生变化 时。
8. 根据权利要求4到7中任一项所述的方法，其特征在于，如 果经过预设的时间段后超过了极限相位偏移和/或极限幅度差值，或者 如果探测到超过了预设量，那么就识别为拖车运行。
9. 根据权利要求4到8中任一项所述的方法，其特征在于，通 过实际信号与理论信号的根据方向的走向的评估对相位偏移进行评估。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过实际信号与 理论信号的同方向和/或反方向的走向评估进行相位偏移评估。
11. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，形成当前实际信号与前面的查询周期的、优选上个查询周期的实际信号的实际信号 差，且形成实际信号差与理论信号差的乘积，其中该理论信号差由当 前查询周期的理论信号与前面的查询周期的、优选上个查询周期的理 论信号形成，而拖车运行的评估依赖于乘积符号实现。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，依赖于乘积符 号改变计数器读数，特别是在正号时提高计数器的计数器读数而在负 号时降低计数器读数。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，最大计数器读 数和/或最小计数器读数是受限的。
14. 根据权利要求12到13中任一项所述的方法，其特征在于， 依赖于实际信号与理论信号之间的幅度差值的评估结果来改变计数 器读数，特别是在超过极限幅度差值时降低计数器读数。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，计数器读数与 来自于不带拖车的幅度差以及带有拖车的幅度差的系数相乘，或者与 共有系数相乘。
16. 根据权利要求12到15中任一项所述的方法，其特征在于， 到达极限计数器读数时识别为拖车运行。
17. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在识 别到非拖车运行时关闭或者去灵敏化拖车摆动逻辑。
18. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，识别 到拖车运行时调整行驶动态控制系统的行为，特别是激活行驶稳定化 干预，优选地出于在拖车运行时减小所出现的非稳定性的目的的干 预。
19. 根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，识别到非拖车运行时调整行驶动态控制系统的行为，特别是无效或者弱化 行驶稳定化干预，优选地出于在拖车运行时减小所出现的非稳定性的 目的的干预。
20. 根据权利要求18到19中任一项所述的方法，其特征在于，在没有驾驶员改变车辆的行车状态的默认时仍激发出振动的情况下， 对行驶动力控制系统的行为进行修改。
21. 根据权利要求4到19中任一项所述的方法，其特征在于， 实际信号与理论信号之间的相位偏移评估的释放与至少一个条件联系在一起，优选地在违反该条件之后对可参数化的时间段内相位偏移 的识别仍然是有效的。
22. 根据权利要求4到20中任一项所述的方法，其特征在于， 在实际信号与理论信号之间的相位偏移评估无效时将重置应用的变 量，特别是计数器读数。
23. —种用于实施上述权利要求所述方法的控制装置。
24. —种用于识别第一信号之和第二信号之间相位偏移的方法， 其特征在于，通过实际信号与理论信号的同方向和/或反方向的走向评 估进4于相位偏移识别。
25. 根据权利要求24所述的方法，其特征在于，形成后来的优 选实际的第 一信号与前面的查询周期的、优选地上一个查询周期的第 一信号的第一信号差，且形成第一信号差与第二信号差的乘积，且 其中该第二信号差由后来的优选地实际的第二信号与前面的查询周期的、优选上个查询周期的第二信号形成，并依赖于乘积符号对相位 偏移进行评估。
26. 根据权利要求25所述的方法，其特征在于，符号为负时识 别为相^t偏移。
全文摘要
本发明涉及一种用于牵引车辆上的拖车运行识别的方法，特别是作为行驶动力控制系统的一部分，该系统带有拖车摆动逻辑，用于稳定拖车和牵引车辆的组合，本发明还涉及实施该方法的控制装置。根据本发明设计为，通过描述行车状态的实际信号与相应的目标信号的比较实现拖车运行识别。
文档编号B60T8/17GK101479138SQ200780024641
公开日2009年7月8日 申请日期2007年5月9日 优先权日2006年6月27日
发明者A·舒曼, D·费尔克, G·尼宁格, L·伯丁, M·布兰德, R·-H·默根萨勒 申请人:罗伯特·博世有限公司