利用智能轮胎传感器的车轮控制系统及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用车辆上装配的传感器检测的信息控制车轮的系统及其方法。具体 是，利用车辆上装配的智能轮胎传感器测定的信息控制行驶中的车辆车轮，进而使车辆保 持稳定姿势的车轮控制系统及其方法。
【背景技术】
[0002] ESC(Electronic Stability Control)系统是对驾驶者的转向意图和实际车辆动 向实施比较分析后对车辆的每个车轮实施个别控制而帮助维护行驶安全的主动安全系统。
[0003] 具体是，ESC系统通过判断转向过度（Over-Steer，车辆比方向盘转动角度旋转得 更多的现象）或转向不足（Under-Steer，车辆比方向盘转动角度旋转得更少的现象）而车 辆变得不稳定时，对各车轮独立实施制动控制，进而控制车辆横摆角速度（侧滑角）而使车 辆稳定下来的系统。
[0004] ESC系统的主要组成包括：液压调节器、轮速传感器、转向角传感器、制动压力传 感器、旋转率传感器、侧向加速度传感器、轮胎压力传感器以及与发动机ECU的通信系统 等。此时，ESC系统通过轮速传感器、转向角传感器、制动器压力传感器和油门踏板识别驾 驶者的行驶意图，通过旋转率传感器、侧向加速度传感器和轮胎压力传感器等掌握当前车 辆的动向而计算出理想的行驶条件。然后，ESC系统控制车辆的液压调节器，进而调节各轮 子的制动力以及发动机功率，使车辆保持稳定姿势。
[0005] 但，传统ESC系统的传感器信息存在该信号的延迟较大，车辆变得不稳定以后补 偿横摆角速度使车辆稳定而无法迅速控制车轮。而且ESC系统的轮胎压力传感器应用传感 器估计的估计值而非传感器测定的实际测定值计算横摆角速度，因此信息的准确度较低。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种利用智能轮胎传感器（iTire Sensor, Intelligent Tire Sensor)测定的车辆对地面的垂直力信息计算车轮的目标横摆角速度，并在系统车轮 控制逻辑上应用算出的目标横摆角速度而控制车轮的系统及其方法。
[0007] 为实现所述目的，本发明一方面涉及的利用智能轮胎传感器的车轮控制系统包 括：获得车辆运行信息和对地面垂直力信息的信息获得部；利用所述获得的运行信息和垂 直力信息计算所述车辆的重心，利用所述计算的重心和运行信息算出所述车辆的目标横摆 角速度（Yaw Rate)，利用所述算出的目标横摆角速度与所述运行信息中包含的实际横摆角 速度之差生成所述车轮控制信息的控制部；以及根据所述生成的控制信息控制所述车轮的 制动驱动部。
[0008] 所述信息获得部包括：在所述车辆的轴距长度信息、转向角信息、速度信息、侧向 加速度信息、侧偏刚度信息以及实际横摆角速度中至少获得其中一个信息的运行信息获得 部。
[0009] 所述信息获得部包括：在所述车辆前轮和后轮的垂直力信息中至少获得其中一个 信息的垂直力信息获得部。
[0010] 所述控制部利用所述轴距长度信息和垂直力信息计算所述车辆的重心。
[0011] 所述控制部利用所述重心、垂直力信息和运行信息算出所述车辆的基础目标横摆 角速度，根据所述算出的基础目标横摆角速度是否属于既定范围算出所述车辆目标横摆角 速度。
[0012] 所述基础目标横摆角速度是应用根据所述垂直力信息计算的所述车辆质量、根据 所述轴距长度信息和重心计算的由所述重心到前轮的长度和到后轮的长度以及运行信息 算出的。
[0013] 所述控制部利用所述车辆的前轮垂直力和后轮垂直力之和计算所述车辆的质量。
[0014] 本发明另一方面涉及的利用智能轮胎传感器的车轮控制方法包括：获得车辆的运 行信息和对地面的垂直力信息的阶段；利用所述获得的运行信息和垂直力信息计算所车辆 重心的阶段；利用所述计算的重心和运行信息算出所述车辆目标横摆角速度的阶段；利用 所述算出的目标横摆角速度与所述运行信息中包含的实际横摆角速度之差生成所述车轮 控制信息的阶段；以及根据所述生成的控制信息控制所述车轮的阶段。
[0015] 获得所述车辆的运行信息和对地面的垂直力信息的阶段包括：在所述车辆的轴距 长度信息、转向角信息、速度信息、侧向加速度信息、侧偏刚度信息和实际横摆角速度中至 少获得其中一个信息的阶段。
[0016] 获得所述车辆运行信息和对地面的垂直力信息的阶段包括：在所述车辆的前轮和 后轮的垂直力信息中至少获得其中一个信息的阶段。
[0017] 利用所述获得的运行信息和垂直力信息计算所述车辆重心的阶段包括：利用所述 运行信息中包含的轴距长度信息和垂直力信息计算所述车辆的重心的阶段。
[0018] 利用所述计算的重心和运行信息算出所述车辆目标横摆角速度的阶段包括：利用 所述重心、垂直力信息和运行信息算出所述车辆基础目标横摆角速度的阶段；以及根据所 述算出的基础目标横摆角速度是否属于既定范围算出所述车辆目标横摆角速度的阶段。
[0019] 利用所述重心、垂直力信息和运行信息算出所述车辆基础目标横摆角速度的阶段 包括：利用所述垂直力信息计算所述车辆质量的阶段；利用所述轴距长度信息和重心分别 计算由所述重心到前轮的长度和到后轮的长度的阶段；利用所述计算的质量、到前轮的长 度、到后轮的长度和运行信息算出所述基础目标横摆角速度的阶段。
[0020] 利用所述垂直力信息计算所述车辆质量的阶段包括：利用所述车辆的前轮垂直力 和后轮垂直力之和计算所述车辆质量的阶段。
[0021] 本发明具有的优点在于：
[0022] 根据本发明，其有益效果在于，利用与传统的ESC系统上应用的传感器信息相比 延迟较少的智能轮胎传感器的垂直力信息，从而减少车辆转向，并尽早实现车辆举动稳定 化。
【附图说明】
[0023] 图1是显示本发明一个实施例的利用智能轮胎传感器的车轮控制系统的框图；
[0024] 图2是显示本发明一个实施例的利用智能轮胎传感器的车轮控制系统对控制车 轮所需控制信息的计算方法的过程的流程图；
[0025] 图3是应用本发明一个实施例的利用智能轮胎传感器的车轮控制系统的ESC系统 与未应用的ESC系统之间的性能比较曲线图。
【具体实施方式】
[0026] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 本发明中使用的术语仅用以说明实施例，并不是对本发明进行限制。本说明书中 的单数形式，在文句中没有特别提示的前提下，也包含复数形式。说明书中使用的"包括 (comprises) "或者"包括的（comprising) "不排除所涉及的构件、步骤、动作以及/或元件 以外的一个以上的其它构件、步骤、动作以及/或元件的存在或者补充。下面结合附图详述 本发明的实施例。
[0028] 本发明提供一种在ESC系统的车轮控制逻辑上应用由智能轮胎传感器（iTire Sensor, intelligent Tire Sensor)实际测定的车辆对地面的垂直力信息而非传统上应用 的车辆轮胎的力量估计值，更加准确计算前轮和后轮的横摆角速度，进而计算车辆转向特 性及控制量的车轮控制系统及其方法。
[0029] 此外提供只利用智能轮胎传感器测定的车轮的三向之力即Fx、Fy、Fz中对地面的 垂直反力即Fz的车轮控制系统及其方法。
[0030] 图1是本发明一个实施例的利用智能轮胎传感器的车轮系统框图。
[0031] 如图1所示，本发明一个实施例的利用智能轮胎传感器的车轮控制系统100包括 运行信息获得部110、垂直力信息获得部120、控制部130及制动驱动部140。
[0032] 运行信息获得部110从车辆上装配的各种传感器获得在车辆轴距信息、转向角信 息、速度信息、侧向加速度信息、车辆前轮和后轮的侧偏刚度信息及车轮横摆角度速度信息 中至少包括其中一个信息的运行信息。运行信息获得部110将获得的运行信息传递给控制 部 130。
[0033] 垂直力信息获得部120从车辆上装配的智能轮胎传感器（iTire)获得车辆对地面 的垂直力信息。具体是，垂直力信息获得部120获得由智能轮胎传感器测定的车辆前轮和 后轮对地面的垂直力信息。垂直力信息获得部120将获得的垂直力信息传递给控制部130。
[0034] 控制部130利用从运行信息获得部110接收的运行信息和从垂直力信息获得部 120接收的垂直力信息算出车辆的目标横摆角速度。
[0035] 具体是，控制部130为计算车辆的目标横摆角速度，先利用从运行信息获得部110 接收的运行信息中包含的车辆轴距长度信息和从垂直力信息获得部120接收的车辆垂直 力信息计算由车辆重心到车辆前轮的长度以及由车辆重心到车辆后轮的长度。
[0036] 控制部130利用算出的由重心到车辆前轮的长度、由车辆重心到车辆后轮的长度 以及从运行信息获得部110接收运行信息中包含的车辆轴距长度信息计算车辆的重心。
[0037] 轴距长度为车辆的前轮和后轮之间的长度，因此利用轴距长度和由车辆重心到车 辆前轮的长度以及由车辆重心到车辆后轮的长度即可算出重心。
[0038] 控制部130利用从垂直力信息获得部120接收的车辆前轮和后轮对地面的垂直力 信息之和计算包含乘客或装载货物的车辆质量。
[0039] 然后，控制部130利用算出的由车辆重心到车辆前轮的长度、算出的由车辆重心 到车辆后轮的长度、算出的车辆重心、算出的车辆质量以及从运行信息获得部110接收的 车辆运行信息中包含的转向角信息、速度信息、侧向加速度信息、前轮和后轮的侧偏刚度信 息算出车辆的目标横摆角速度。
[0040] 控制部130计算已算出的目标横摆角速度与从运行信息获得部110接收的车辆实 际横摆角速度之差，利用算出的横摆角速度之差生成控制各轮30所需的控制信息，将生成 的控制信息输入给制动驱动部140。
[0041] 本发明控制部130也可以是对根据车辆的重心计算的目标横摆角速度与测定的 方向盘转角（SAS)的实际横摆角速度的误差实施补偿而控制车轮30的ro控制装置。
[0042] 制动控制部140根据由控制部130输入的控制信息控制车轮30,使车辆的横摆角 速度接近算出的目标横摆角速度。
[0043] 具体是，制动驱动部140从控制部130接收补偿目标横摆角速度与实际横摆角速 度的误差的控制量，将被输入的