基于动态轮胎模型的轮胎磨损率估计的制作方法

本公开涉及用于确保重型车辆的安全且高效的车辆运动管理的方法和控制单元。所述方法特别适合用于铰接式车辆，诸如包括多个车辆单元的卡车和半挂车。然而，本发明还可应用于其他类型的重型车辆，例如，施工设备和采矿车辆。

背景技术：

1、重型车辆(诸如卡车和半挂车车辆)设计用于运载重载荷。重载车辆必须能够也在上坡条件下从静止状态起步，在各种类型的路面上加速，并且最重要的是能够随时以受控且可靠的方式降低速度，即，制动。同样重要的是，车辆能够以节能的方式操作，而没有不必要的部件磨损。实现该功能的关键性质是一套设计精良的轮胎。因此，已经在开发重型车辆的轮胎方面做了大量工作，其中设计精良的轮胎提供高摩擦和低滚动阻力的组合。设计良好的轮胎还具有低磨损率，即，机械耐用并且使用寿命长。

2、当向车桥或车轮施加的力矩与道路摩擦力相比过大时，就会出现车轮过度滑移。车轮过度滑移是不期望的，因为它会导致无法预测的车辆行为以及低能效操作。

3、gb2562308 a讨论了车轮滑移并且提出了用于限制可施加到车轮的最大再生制动力矩的方法。控制器使用轮胎模型来确定每个车轮的最大可用牵引力并且基于该轮胎模型来计算要施加到每个车轮的最大再生制动力。

4、然而，重型车辆的车辆运动管理仍需进一步改进。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供缓解或克服至少一些上述问题的技术。该目的至少部分地通过一种用于控制重型车辆的运动的方法来实现。该方法包括：获得与重型车辆上的轮胎的一个或多个轮胎参数相关的输入数据；基于输入数据来估计一个或多个轮胎参数的至少一部分；以及配置轮胎模型。轮胎模型定义轮胎磨损率与车辆运动状态之间的关系，并且轮胎模型由一个或多个轮胎参数进行参数化。该方法还包括估计车辆运动状态以及基于轮胎模型和车辆运动状态来控制重型车辆的运动。这意味着除了存在的任何其他控制目标之外，还可以优化车辆控制以改进(即，减少)轮胎磨损。对于任何给定的车辆操作或操纵，可以基于轮胎模型的输出来评估轮胎磨损度量，并且可以在预测的轮胎磨损率方面将不同的车辆控制策略和/或车辆操纵彼此进行比较。这样可以减少车辆的整体轮胎磨损，这是优势。应当理解，轮胎磨损通常是车辆状态(诸如横向滑移)的非线性函数。通常，通过相对较小的横向滑移降低，可以显著降低轮胎磨损率。因此，通过将轮胎磨损率模型结合到车辆控制中，通常可以通过车辆控制策略的非常细微的改变来显著降低轮胎磨损率，这是优势。

2、根据各方面，输入数据包括来自一个或多个传感器的输入数据，该一个或多个传感器被布置为测量轮胎的一个或多个操作参数。传感器可被配置为提供来自轮胎的实时数据，因此实现轮胎模型的对轮胎性质的变化做出快速反应的实时动态适应。因此，如果轮胎性质改变，轮胎模型也将改变，这是优势。

3、根据各方面，一个或多个操作参数包括以下任一者：车辆速度、车轮旋转速度、轮胎压力、轮胎温度、轮胎加速度、轮胎应变、轮胎gps位置、天气、环境温度、雨水分类数据、法向载荷、滑移角度、转向角度和施加的力矩。因此，轮胎模型能够根据许多不同的操作参数进行调整，这是优势。

4、根据各方面，输入数据包括从存储器获得的与轮胎设计相关的数据。不同类型的轮胎可具有不同的性质，并且对诸如低道路摩擦力、高温、雨水等事件的反应可能不同。通过考虑轮胎设计，可使模型更加准确。与轮胎设计相关的数据可例如包括以下任一者：轮胎标称尺寸、轮胎结构特性、轮胎化学成分、轮胎历史。

5、根据各方面，一个或多个估计的轮胎参数包括以下任一者：轮胎磨损、轮胎纵向刚度、轮胎横向刚度、轮胎滚动阻力、轮胎峰值摩擦力、轮胎滚动半径、轮胎接地面性质、轮胎平衡性质和车轮定位性质。能够通过轮胎模型捕获所有这些不同的轮胎参数是优势。具有关于这些参数中的一者或多者的准确信息促进高效和/或安全的车辆控制。

6、根据各方面，该方法包括基于更新的输入数据来反复地更新一个或多个轮胎参数的至少一部分。因此，尽管例如工况和轮胎状态发生变化，轮胎模型仍能保持最新。

7、根据各方面，车辆运动状态包括轮胎的相应车轮的纵向车轮滑移、轮胎的相应车轮的横向车轮滑移和/或轮胎的相应车轮的法向载荷。因此，就所生成的轮胎磨损而言，任何车辆操作和/或车辆操纵都可经由轮胎模型来表征，这是优势，因为这允许车辆控制优化以改进轮胎磨损。

8、根据各方面，车辆运动状态包括轮胎的相应车轮的旋转速度。旋转速度可对轮胎磨损率产生重要影响，因此，将旋转速度作为模型的一部分通常会提高预测轮胎磨损率的准确性。

9、根据各方面，该方法包括根据与车辆运动状态相对应的磨损率来控制车轮滑移。因此，可以优化车辆控制以减小轮胎磨损，这是优势。该方法还可以包括根据与车辆运动状态相对应的磨损率来控制法向载荷。例如，可以操作可升降车桥的设置以便改进轮胎磨损率，这是优势。不同的可升降车桥设置可能会产生不同的轮胎磨损率，并且有时可能难以根据可升降车桥设置来预测磨损率。轮胎模型简化了为可升降车桥选择合适的状态。

10、根据各方面，该方法包括根据磨损率来控制车轮旋转速度。因此，可以基于轮胎模型的输出来执行运输任务规划，以便减少整体轮胎磨损。此外，还可以基于配置的目标磨损率来控制重型车辆的更短期运动，即，如何转弯、以何种速度执行不同的操纵等。先前进行这些优化相当困难，但利用如本文所公开的轮胎模型，促进了优化。

11、根据各方面，该方法包括协调重型车辆的一个或多个运动支持装置以在包括满足运动请求的约束下减小轮胎磨损率。重型车辆通常包括运动支持装置，这些运动支持装置可以不同的方式进行协调以实现相同类型的车辆运动。例如，车辆转弯可通过转向和通过选择性地制动车辆上的一些车轮来实现。本文公开的轮胎模型可以用于估计由不同控制选项所产生的轮胎磨损，并选择与和较大轮胎磨损相关联的控制策略相比与较小轮胎磨损相关联的控制策略。

12、根据各方面，该方法包括协调重型车辆的一个或多个运动支持装置，以减少重型车辆的停车距离。因此，通过预测将由特定控制动作生成的制动力，本文所公开的轮胎模型可用于更高效地进行制动。例如，与其他轮胎相比，某些轮胎可能能够承受更大的制动力。与因例如由老化效应等引起的磨损而无法支持较大制动力的其他轮胎相比，便可向这些轮胎分配更多的制动力。

13、本文还公开了与上文讨论的优势相关联的控制单元、计算机程序、计算机可读介质、计算机程序产品和车辆。

14、通常，除非本文另外明确定义，否则在权利要求中使用的所有术语应当根据它们在本技术领域中的普通含义来解释。除非另外明确声明，否则所有提及的“一种/一个/该元件、设备、部件、装置、步骤等”将被开放性地解释为是指该元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一个实例。除非明确声明，否则本文公开的任何方法的步骤并非必须按所公开的确切顺序来执行。当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的进一步特征和优势将变得显而易见。本领域技术人员认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可组合本发明的不同特征以产生不同于以下描述的那些实施方案的实施方案。