CN100532180C - 补偿动态轴载荷转移的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种改进的方法，用于至少部分地补偿当部分汽车负载下沉落到至少一个前轮时轴载荷的动态转移。本发明第一次提出，为了补偿轴载荷转移，施加一驱动扭矩要求，并因此调用一时间有限的、接近最大的驱动扭矩。此外，本发明还首次提出一种用于执行该方法的微处理器以及控制装置。另外，本发明也涉及装配有这种类型的控制装置或微处理器的汽车驱动装置，并且也描述了用于执行本发明方法的软件。最后，本发明涉及一种汽车，该汽车装配有这种类型的控制装置或微处理器，以运行所述用于执行本发明方法的软件。

Description

补偿动态轴载荷转移的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的至少部分地补偿汽车中的轴载荷动态转移的方法。而且，本发明涉及一种根据权利要求15所述的实现该方法的微处理器，根据权利要求16所述的控制装置，根据权利要求17所述的装配有这种控制装置和/或这种微处理器的内燃机，以及根据权利要求18所述的适用于这一配置的软件，以及根据权利要求19所述的装配有这些部件的汽车。

背景技术

在实践中，公知的是，由于车辆的加速或减速造成的轴载荷的动态转移会导致前轴和后轴上瞬时法向力发生相反的变化。基于轮胎侧向力对于法向力的依赖关系，在前轴和后轴之间的侧向力分布就会发生变化，由此在减速期间产生转入弯路内行驶的力矩，而在加速时出现离开弯路行驶的力矩。

与其相应地，在实践中业已公知，在某些行驶状况下，驾驶员会主观感觉到汽车在前轮上方向前倾斜或者在前轮上方下沉，此时至少一个车轮几乎偏斜至其最大程度。在例如急剧的弯道行驶中或强烈制动情况下就是这样一种情况。

尤其在完全制动的情况下，由于轴载荷的动态转移，汽车沿行驶的前进方向向前向下倾斜至非常大的程度。前轴上的轮胎由此被非常沉重地负载，因此可能不会再遵循线性运转点。在这样的运转点处，可传送的纵向力和横向力小于在线性运转范围内的纵向力和横向力。与此同时，后轴轮胎上的负载则显著减小，因此它们仅可传递低的制动力和侧向滑动力。驾驶员所期望的对于汽车的控制在没有行驶动力学控制系统的情况下通常不再可行。

这里，在弯路驾驶时实施完全制动的情况下或者在快速或急剧的转弯行驶情况下，后轴上负载的卸载可以到达下述程度，即弯道内侧的后轮完全提升离开地面并且不再传递任何制动力或侧向力。弯道外侧的前轮以及弯道外侧的后轮则频繁地受载，使得它们开始滑动，并最终导致汽车滑向一边。

在目前实践中已经公知的集成底盘控制系统的发展的情况下，(“集成底盘控制”，简称为ICC)，已经寻求通过将用于汽车移动的动态特性的关键系统网络连接成交互式动态驾驶系统(“交互式驾驶系统”，简称为IDS)的一个部件，来使得在各个可想象到的驱动条件下使汽车稳定。这里，所谓的行驶动力学控制系统和/或电子稳定程序(“电子稳定程序”，简称为ESP)与其他控制装置诸如制动辅助装置通信，由此在数据总线系统(“控制器区域网络”，简称为CAN总线)上传送为此目的所需的各项数据。这里，数据可根据它们的重要性在不同速度的数据总线系统上进行传递。因此，例如，关于汽车移动的动态特性的时间敏感信号在具有至少500KB每秒的数据传输速率的“高速”数据总线上传送。

轴载荷的动态转移，诸如当汽车在前轮上猛烈冲击时出现的，因此可以或多或少地实时检测，并且可以例如激励电子减震调节过程(“连续减震控制”，简称为CDC)，从而抵消轴载荷的转移。这种昂贵的电子减震控制系统以例如电磁阀控制的震动吸收器为基础，其特性可根据主要的数据以无级的、精确的、连续的方式连续地适应路况、车辆移动和驱动模式。若干加速度传感器等可将优化减震所需的信号与来自CAN(控制器局域网)总线的其他信号结合地提供至CDC控制单元。控制单元例如借助特性图表等实时地计算每个车轮所需的减震力。然后，震动吸收器的调整可在毫秒内进行。汽车的车身因此可被保持稳定；制动时的前后颠移动以及曲线驾驶或颠簸驾驶时车身的移动被减小到引人注意的程度。

虽然由此可获得的在平衡轴载荷动态转移方面的成功结果和改进效果确实是大有希望并且在实践中也得到了验证，但是要在任何行驶状况下以安全和很有把握的方式控制车辆方面却仍然是不充分的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种方法，借助该方法，由汽车的轴载荷动态转移导致的前轴和/或后轴上瞬时法向力的相反的变化可被补偿。

本发明的另一目的是提供一种适当的装置，用于实现根据本发明所述的该方法。

有关方法方面的目的通过权利要求1所述特征来实现，有关装置方面的目的则分别通过权利要求15至19所述的特征来实现。

这里，本发明首次提出了一种至少部分地补偿汽车中轴载荷动态转移的方法，其中，为了平衡或者补偿轴载荷的转移，增加或减少一驱动力矩，同时不显著改变汽车的速度。

这里，特别地，提供一种补偿轴载荷的动态转移的方法，例如，当部分汽车负载在至少一个前轮上下沉，其中，为了平衡或者补偿轴载荷的转移，改变驱动力矩或者施加一油门冲程或者触发一个强制降档装置(Kick-down)。特别规定，在实施一次完全制动操作的情况下，在该完全制动操作开始时即改变驱动力矩或者施加一油门冲程。此外，在一次不稳定的转弯行驶过程中或者当沿弯道行驶制动时改变驱动力矩或施加一油门冲程，从而在转弯行驶时或者在转弯行驶制动时减小下沉移动并且防止汽车滑向一边。

在申请人所做的内部模拟情况下，甚至使本领域技术人员都吃惊地证明了，补偿或者平衡轴载荷的动态转移可通过改变驱动力矩来实现。

这一改变，特别是短暂增加驱动力矩在汽油或柴油发动机的情况下可以通过如下方式实现，例如通过在发动机管理系统中进行适当干涉，例如通过施加油门冲程，通过改变节气门的位置或者喷油泵的通过量或者通过改变燃料混合物。在例如装配有燃料电池、由电动机推进、具有燃气驱动装置或者设计为混合驱动式车辆的汽车的情况下，驱动力矩预期大小和持续时间的有针对性地增加可以例如通过电力等的适当增加来实现。

直到目前，人们认为可以借助底盘，尤其借助振动吸收器和稳定器来实现干涉，从而对轴载荷的动态转移施加影响。因此，所有的公知行驶稳定系统的目的在于控制和/或调整底盘的各个操作状态。迄今为止，通过改变驱动力矩而影响轴载荷动态转移这种可能性是被排除在外的。

本发明则以恰恰相反地完全令人惊异和有利的方式，对于本申请人迄今为止对汽车中的轴载荷的动态转移有针对性地施加影响的努力进行了补充。在迄今所做这些努力中，本领域技术人员还没有将发动机控制系统一并吸收考虑到这样的努力中。

相对于此，本发明走了一条新路。这是在此讨论的本发明的令人惊异的优势，即，补偿轴载荷的动态转移可通过驱动力矩的改变、优选通过短暂增加驱动力矩特别是借助一油门冲程来实现。

如果汽车由于例如完全制动操作而颠簸并且因此由于轴载荷向前的动态转移造成前轴的车轮接触力初始时大量上升，那么这将导致在后轴上的负载同时减小。因此，后轮胎丧失了接触力并且侧向转向力快速地减小。这一颠簸的效果完全与汽车全力加速的情况相反。在汽车全力加速时，汽车的前部向后抬起，后部下沉。后轴由此被更重地负载，同时前轴上的负载减小。本发明涉及有针对性地影响轴载荷的动态转移的方法，该方法在这里首次提出，其积极地利用了在完全施加制动时或者为了快速加速的目的油门全开时车辆所发生的这样公知的颠簸性能，但实际不会产生汽车的加速。

此外，本发明首次建议，例如在制动操作情况下施加制动的时间点时或者急剧转弯行驶的情况下在临界转向点处进行驱动力矩的短暂增加，使得汽车具有恰恰可实现恰当的定向矫正的反应能力，从而实现对轴载荷动态转移的补偿以及对于可有效传递至前轴和/或后轴的法向力和/或轮胎侧向力的增加或调整，但是同时可靠地不会使汽车加速。

因此，可避免汽车在实施完全制动时令人吃惊地滑向一边。此外，也可减小令人惊讶的过度转向。可减小滚动移动的危险，因此最终减小汽车侧滑的危险。

这里，本发明首次利用了这样的效果，即，驱动力矩的增加与汽车反应之间的时间常数较大。因为，由于汽车的惯性，汽车只缓慢地反应于所需的驱动力矩。因此，虽然驱动力矩可通过传动链的传动最终作用到驱动轮，但是驱动轮却还没有被加速。另外，当制动时，驱动力矩受到比其高若干倍的制动力的抵消作用，从而排除了汽车被加速的可能性，但是却能够可靠地实现后轴的车轮接触力的增加。

因此，首先产生可至少轻微地矫正汽车的反作用力，但客观上还检测不到汽车的加速。由于至少部分地使汽车平直，即由于轴载荷的动态转移从其预先的极端向前位置平衡至目前轴载荷分布基本上平衡的位置，因此需要仔细地以有利的方式确保可获得后轮的足够的垂直接触力，以便能够比一转眼的功夫之前出现的临界行驶状况传递明显更大的制动力和侧向力。

在临界或危险的行驶情况下例如当实施完全制动或者急剧转弯行驶时通过施加一油门冲程可对轴载荷动态转移产生有利影响-这一发现，是非常令人惊讶的，因为当制动时或者急剧转弯行驶时增加驱动力矩原本对于本领域技术人员来说是恰恰完全不可行的。

更令人惊讶的是发现，在完全制动或转弯行驶的情况下通过产生额外驱动力矩，可减小沿向前方向的轴载荷的动态转移并且可获得对轴载荷转移的平衡。

这里，以有利的方式，由于轴载荷动态转移的补偿，俯仰角将会更快速消退或者不太会被注意到或者具有衰减更强烈的波形。因此，可有利地使车轮负载的波动进一步变小。因此，可获得更大的车轮制动压力。更大的车轮制动压力意味着更大的减速。因此，ABS可以有利的方式稍后激发，即，轮胎稍后才滑移。

因此，ABS制动操作可进一步地以有利的方式优化。当沿曲线制动亦即弯道制动时，由于更高的后轮轴载荷，所以可获得更大的稳定性和更大的侧向力。

尤其有利的是，在集成化底盘控制系统ICC中，通过提出一个时间有限的驱动力矩需求或要求，就能提供一个新的具有稳定汽车行驶作用的参数，亦即驱动力矩。因此，有利地无需附加的传感器。进一步的优点还在于，可能不需要其他附加的硬件。而且，根据本发明的方法也可以有利地采用软件应用的形式来实现，该应用软件可安装在现有的微处理器上或者通过现有的控制装置来实现。

本发明其他有利的实施方式可由从属权利要求给出。

因此，在方法的一项有利实施例中，其特征在于下述步骤：

-分析与汽车主要情况有关的诸如可由传感器等类似器件通过CAN总线传送给微处理器、控制装置等的数据，以便提供与车况相关的底盘、制动和/或转向调节方面的信息，并在一个集成化底盘控制系统(简称：ICC)的框架内利用这些信息来控制一些行驶稳定系统或其部件，这些行驶稳定系统或其部件例如是电子稳定程序系统(简称：ESP)、电子液压动力转向系统(简称：EHPS)、电子动力转向系统(简称：EPS或EPAS)、电子减震控制系统(简称：CDC)、制动辅助装置、交互式动态驾驶系统(简称：IDS)、转向不足控制逻辑系统(简称：UCL)等，

-确定汽车的一种其动态轴载荷转移必须加以控制或调节的临界状态，

-确定为补偿该轴载荷转移所需的驱动力矩的大小，

-确定为补偿该轴载荷转移所需的驱动力矩的持续时间，

-通过提出一驱动力矩要求来释放所需的预定大小和持续时间的驱动力矩。

由此，可以有利的方式施加驱动力矩的需求，例如可借助比较简单的设计通过适当地控制原本通常就被电驱动或机电驱动的节气门或者喷油泵来提出要求，从而可以不需要另外辅助的结构花费。

在本方法的其他优选实施例中，完全制动操作由ABS支持来实现。因此，通过控制驱动力矩对轴载荷动态转移进行有针对性的矫正的优势可与ABS支持制动过程的优势结合。另外，任何情况下可在车辆中CAN总线上使用的数据可在各个控制装置中评价，并且可更好地相互协调必须的反作用，因此进一步得以优化。

在一优选实施例中规定，完全制动操作的存在借助于对表示制动施加的时间点的ABS标记进行的检测或者通过评价制动踏板的梯度而确定。作为替代措施，也可有利地规定，完全制动操作的存在通过检测制动踏板的偏角而确定，所述的踏板例如是抵靠在终端挡块上的完全下压的制动踏板。这里，制动踏板的背面有利地设置有压电晶体、压力传感器、接触开关或者类似的元件，一旦制动踏板被完全下压这些元件就发出控制信号。可选择地将一个角度传感器也设置在制动踏板上，当预定的极限角度超过时它会发送信号。此外，完全制动操作的存在也可通过评价主制动缸中的制动压力的上升梯度而确定。

根据这些极限值信号，随后可触发一次时间有限的驱动力矩变化。

在本发明方法的另一优选实施方式中规定，通过分析ESP的数据来确定一次危险的或临界的弯路行驶状况。由此，有利地通过使用原本对于行驶动力学控制系统来说就存在的数据并通过与所述驱动控制装置相互配合而创造出一种上级控制机构，借助该上级控制机构，在需要时通过释放一时间有限的驱动力矩可实现对于轴载荷的动态转移的平衡或补偿。

根据本发明的又一优选实施方式，规定，在制动时刻或者在一次危险的或临界的弯道行驶状况中、例如车辆第一次出现左右摆动时，增加驱动力矩，尤其是进行强制降档(Kick-down)或者引入一油门全开脉冲(Vollgasimpuls)，其持续时间为250毫秒至750毫秒，优选为300毫秒至500毫秒。这样的驱动力矩增大时段、特别是油门全开脉冲的时间或持续时间，在本申请人采用内部计算机模型所进行的第一次内部模拟中已能确定特别有利。

在另一优选实施例中规定，以施加制动的时间点作为理论上的零时刻，在-0.5秒至+1.0秒的时间段中，优选为-0.01秒至+0.5秒，特别地优选为+0.05秒至+0.25秒的时间段中优选地借助强制降档或者引入油门全开脉冲来促使驱动力矩增加。因此有利地确保，例如对于节气门的打开反应有所滞后(虽然该滞后很小，但是并不会趋向于零)的驱动装置或者内燃机的惯性或惰性以及传动链的惯性或惰性都能得到考虑，从而使得通过在正确的时间点施加驱动力矩，所述反作用力为了至少部分地矫正汽车或者为了平衡轴载荷的动态转移，从其先前极端向前位置平衡返回至一个几乎已平衡的汽车状况中，从而可实现上述的优势，即，更高的车轮接触力以及改善了制动力和侧向力的可传递性。

在本发明方法的又一优选实施方式中规定，所述强制降档或者油门全开脉冲由多次驱动力矩的增加、尤其是多个油门冲程或油门全开脉冲以脉冲的方式构成。这里，从ABS技术公知的制动压力调制的优点从现在起也可转移到一种增大驱动力矩的调制方式中，特别是一种调制的完全油门冲程中。这改善了系统的可控制性以及通过施加驱动力矩的脉冲或调制的增加而产生的力与力矩的匹配性。而且，可因此与俯仰颠簸振动同相地要求增加驱动力矩。

根据本发明方法的一优选实施方式，提供措施使驱动力矩脉冲式地增加，各次驱动力矩的增加分别具有50ms至150ms的持续时间，部分达到1秒，优选为100ms。

根据另一优选实施方式，通过驱动力矩的一次短暂增加可调用100牛顿米至500牛顿米，优选地至少250牛顿米，特别优选地为至少270Nm的驱动力矩。使用这样数量级的发动机转矩或者高至350牛顿米或者甚至达到500牛顿米的发动机扭矩，可实现所期望的对于轴载荷的动态转移的有利影响。在这样的情况下，一个例如超过250牛顿米，超过270牛顿米或者甚至超过300牛顿米的发动机扭矩仍然与至少大概3000牛顿米或更大的制动力和力矩对抗，由此使得在实际应用中，制动扭矩与驱动力矩之间通常可能的比例值大约在10:1至20:1之间。从而可靠地确保杜绝对于汽车的加速，但确保使汽车的路线平直并且确保对于轴载荷的动态转移的平衡的优化。

根据本发明的方法的上述优势和有利方面可使用为此目的提出的微处理器以及使用为此目的提出的控制装置而采用类似的方式实现。这些优势可同样使用根据本发明的内燃机而获得，该内燃机装配有实现根据本发明的方法的相应控制装置和/或微处理器。本发明适用于装配有这些部件的汽车以及实现该方法的软件，该软件安装在适当的微处理器中或者适当的控制装置中并且在其中执行。

附图说明

上面讨论的发明在示例性实施例中借助附图在下文进行更详细的说明。其中：

图1的子图a)至d)示出在车辆沿直线行驶时从100km/h进行ABS支持的完全制动动作的情况下进行的测量(厚的、粗实线)的不同数据项；

图2的子图a)示出相关于图1所示的测量数据的参考速度，在子图b)中示出相关的驱动力矩，为了比较的目的补充了相应的模拟结果，其中该模拟以厚的、粗实线的形式实现，该测量以细的、较浅实线的形式实现；

图3的子图a)至d)示出在对应于图1和2所示的情况的汽车的四个车轮的轮速方面，模拟数据(厚的粗实线)相对于测量(薄的浅实线)的比较；

图4的子图a)至d)示出在图1至3所示的情况下各个车轮的主要的相关制动压力；

图5的子图a)示出相关的ABS标记，子图b)示出相关的VSC信号波形，其中，模拟通过厚的粗虚线表示，测量通过薄的浅实线表示；

图6示出当沿直线行驶时从100km/h进行ABS支持的完全制动动作情况下的没有进行强制降档(厚的粗虚线)的模拟以及进行强制降档(薄的较虚实线)的模拟，其中，子图a)示出相对于时间的参考速度，子图b)示出相对于时间的驱动力矩，诸如已经以图2中类似的方式示出，以达到比较模拟和测量的目的；

图7的子图a)至d)示出相关于图6所示的行驶状况的四个车轮的轮速，其中，厚或宽的粗实线再次表示没有强制降档的模拟，薄的或较浅的实线表示进行强制降档的模拟；

图8的子图a)示出汽车的相关俯仰角，子图b)示出在图6和7所示的行驶状况下的相关俯仰角速度；

图9的子图a)至d)示出相关于图6至8所示的状态下的每个车轮的垂直接触力；

图10的子图a)至d)示出与图6至9所示的情况相应的每个车轮上的制动压力，其中，厚或宽的粗实线再次表示没有强制降档的模拟，薄或较浅的粗实线表示进行强制降档的模拟；

图11的子图a)示出相关的ABS标记，子图b)示出相关的VSC信号波形，没有强制降档的模拟由粗的实虚线表示，进行强制降档的模拟由薄的浅实线表示；

图12的子图a)至d)示出以类似于先前图1中给定的直线行驶情况下的108km/h为基础的行驶状况的不同数据的测量(厚或粗实线)，但是现在的情况是在尝试围绕障碍驾驶时快速地交替偏移，转向至左侧，至右侧，再次到左侧，然后回到中心，其中，测量由厚的粗实线表示；

图13的子图a)示出相关于图12所示的行驶状况的以km/h为单位的参考速度，子图b)示出以Nm为单位的相关驱动力矩，其中，模拟现在以厚的粗实线示出，而测量以薄的较浅实线的形式示出，类似于图2至5中选择示出的形式；

图14的子图a)至b)示出在图12和13所示的行驶状况下四个车轮的模拟(厚的粗实线)和测量(薄的或较浅的实线)的轮速；

图15的子图a)至d)示出每个车轮上的相应制动压力；

图16的子图a)示出ABS标记的波形，子图b)示出VSC信号特征曲线的波形；

图17的子图a)示出偏转速率，子图b)示出在图12至16所示的情况下的横向加速度；

图18以从图12至17得到的知识为基础，该图现在示出再次使用转向偏移并且进行如图12所示的完全制动时在108km/h的速度下的行驶状况，采用没有强制降档的第一模拟(厚的或粗实线)的形式，为了与根据本发明的进行强制降档的第二模拟(薄的或较浅的实线)的形式相比较，其中，子图a)再现参考速度，子图b)示出驱动力矩；

图19的子图a)示出汽车沿y方向相对于沿x轴绘制的行驶距离的相关偏移，子图b)示出沿y轴绘制的汽车相对于沿x轴绘制的时间的偏移，其中，如同先前图6至11中使用的那样，较厚或较粗实线示出没有强制降档的模拟，薄的或较浅实线表示进行强制降档的模拟；

图20的子图a)至d)示出相对于图18和19所示的情况的轮速，采用没有强制降档的模拟以及进行强制降档的模拟的形式；

图21的子图a)示出相对于图18至20所示的情况的汽车的俯仰角，子图d)示出相关的俯仰角速度(没有强制降档的使用厚的或更粗的实线，进行强制降档的使用薄的或更浅的实线)；

图22的子图a)至d)示出在图18至21所示的情况下的每个车轮上的相关垂直接触力；

图23的子图a)至d)示出在根据图18至22的行驶状况下可传递至每个车轮的侧向力；

图24示出当沿右手曲线驾驶时使用ABS进行完全制动情况下初始为100km/h的启动情况，其中，子图a)表示参考速度，b)示出驱动力矩，每种情况下再次使用没有强制降档的模拟的形式(厚的或更粗的实线)以及进行强制降档的模拟的形式(薄的或较浅的实线)；

图25的子图a)至d)示出在图24所示的情况下的偏转速率、纵向加速度、横向加速度和姿态角的相关数据；

图26的子图a)至d)示出根据图24和25所示的情况下的四个车轮的相应轮速(如前所示，没有强制降档的采用厚的或较粗的实线，进行强制降档的采用薄的或较浅的实线)；

图27的子图a)至d)示出在图24至26所示的情况下的四个车轮上的相应制动压力；

图28的子图a)示出俯仰角，子图b)示出图24至27所示情况下的俯仰角速度；

图29的子图a)至d)示出在图24至28所示的情况下的相应车轮上的接触力；

图30的子图a)至d)示出在图24至29所示的情况下可传递至每个车轮的侧向力；

图31示出车辆的俯仰角相对于时间的波形，此时在制动时没有强制降档(薄或浅的实线“A”)，与之相比较，示出在强制降档情况下进行完全制动操作时俯仰角速度的四个示例性线形波形“B”至“E”，其中，在第一实例中在施加制动的点直接强制降档(厚的或较粗的实线“B”)，第二实例示出在施加制动的点之后0.1秒进行强制降档(薄的或较弱的虚线“C”)，第三实例示出施加制动的点之后0.2秒进行强制降档(厚的或粗虚线“D”)，第四实例示出施加制动的点之后0.3秒进行强制降档(中等强度的点划线“E”)。

具体实施方式

第一示例性行驶状况如图1至5所示，该情况以沿直线在100km/h速度下行驶然后突然进行完全制动操作为基础。

当施加完全制动时，轴载荷产生动态转移。除了别的因素，其依赖车辆重心的高度。轴载荷的动态转移导致车轮接触力的交替变化。车轮制动扭矩和驱动力矩之间的比率为例如大概10:1至20:1。在采用阻碍车轮、完全制动的操作期间，如果目前一个在短时间内增加驱动力矩，那么该力矩可只借助后轴支撑，因为车轮不能由于更高的制动扭矩而加速。这一效果增加了后轴上的车轮接触力并且减小了前轴的车轮接触力。由于汽车具有相对大的质量惯性，所以当驱动力矩只在短时间内有效时，对汽车造成的加速会足够小或者可忽视。

这里，图1a)按照测量示出相对于时间的油门踏板的位置的百分数。在子图b)中，示出了测量的制动踏板的位置或者制动回路信号BLS的波形相对于时间的百分数。从这里可想象到，大概从开始测量的1.8秒的时间点，制动踏板被完全下压，即突然产生表示完全制动操作的BLS信号。在子图c)中，以bar为单位的制动缸压力的波形相对于时间示出。这里，根据子图b)的完全制动操作开始时的制动压力的快速升高与测量结果非常好的符合。而且，在子图d)中示出相关的测量转向角，所述角度在制动操作之前为零度，在完全施加制动之后围绕零度线在+/-5°的范围内微弱地浮动。

图1所示的测量结果记录于使用Bridgestone牌的Turanza 215/55/R16类型的轮胎进行的实验中，在前轮的轮胎压力为2.7bar，在后轮的轮胎压力为3.2bar，轮胎道路接触区域与干路之间的摩擦系数为μ＝1.1。

图1所示的驱动条件进一步在图2中示出。子图a)示出以km/h为单位的参考速度相对于以秒为单位的时间的波形。子图b)示出以Nm为单位的驱动力矩相对于以秒为单位的时间的波形。测量值通过薄的或较浅的实线绘制出。模拟的数据项实现为厚的或较粗的实线。该模拟非常好地与测量数据相吻合。已经证实，选定的模拟，即模拟所根据的复杂方程组能够精确地模拟测量的行驶状况。

在图3中，以km/h为单位的每个车轮(左前至右后轮)的速度相对于以秒为单位的时间示出于子图a)至d)中。测量的数据再次通过薄的或较浅的实线示出。所示的模拟使用厚的或较粗的实线。左前轮在子图a)中示出。子图b)示出右前轮的值。左后轮在子图c)示出。右后轮在子图d)中示出。从模拟与测量的直接比较清楚可知，模拟正确地再现了测量。

在图3中介绍的附图的子划分也用于其他图中，使得用于在从左前轮至右后轮的各个车轮方面所示的状态的统一标记或参考系统可在子图a)至d)中使用。因此，上左处的子图a)是左前轮的典型代表，下右处的子图d)是右后轮的典型代表。

因此，在图4中，左前轮的制动压力示出于子图a)中，右前轮的示出于子图b)中，左后轮的示出于子图c)中，右后轮的示出于子图d)中，其中，再次使用薄的或较浅的实线表示测量数据，使用厚的或更粗的实线表示模拟。这里，测量和模拟令人惊讶地相互吻合。

在图5中，相对于时间的ABS标记的波形如子图a)所示。从这里明显可知，ABS标记在测量和模拟二者中在制动踏板被下压的情况下被设定得类似。子图b)示出可用于“车辆稳定控制”系统中的VSC信号的波形，简称为例如VSC，并且模拟和测量精确地吻合。

图1至5先前所述的示例性情况再次在图6至11中示出，该条件再次以初始速度100km/h开始同时沿直线行驶，其中稍后不久突然发生完全制动，但是现在借助可相互比较的两个模拟示出，即一方面没有强制降档的模拟(厚的或较粗的虚线)以及另一方面进行强制降档的模拟(薄的或较浅的实线)。

这里，图6的子图a)示出以km/h为单位相对于以秒为单位的时间的参考速度，在开始完全制动时线性减小。子图b)示出以Nm为单位相对于以秒为单位的时间的驱动力矩，其大小相对恒定或者连续地在大概50牛顿米以下，但是在进行强制降档的模拟的情况下，在开始模拟之后大约1.9秒时突然上升至超过250牛顿米一段短时间，然后在大约0.3秒之后突然再次下降。这种发动机驱动力矩的超过250Nm的跳跃式增加来自于由强制降档引起的气体的膨胀，意在用于补偿的目的或者平衡动态轴载荷分布。

汽车四个车轮的速度再次在图7的子图a)至d)中示出。厚的或较粗的实线示出没有强制降档的模拟。薄的或较浅的实线示出进行强制降档的模拟。这种明暗的区别将在所有示出模拟数据的其他附图中保持。

在完整制动操作开始之后，可在图7中看到所有四个车轮的轮速相对于时间的减小，其中，可见强制降档没有影响速度的减小。轮速在没有强制降档的模拟和进行强制降档的模拟的两种情况下彼此非常好地匹配，并且清楚地示出由于强制降档而施加制动时在前轴得到的改善(车轮滑移开始)。因此，虽然强制降档，但是车辆没有加速。

在图8所示的情况下这非常不同。子图a)示出车辆相对于时间的俯仰角，子图b)示出相对于时间的俯仰角速度。这里，可非常明显地看出，在进行强制降档的完全制动的情况下，与没有强制降档的俯仰角相比，俯仰角明显不太显著并且振荡更加地微弱。相同地，在此之后俯仰角速度不太明显并且振荡得更加微弱，即更加迅速地消退。因此，这就立即证实根据本发明的方法适于借助例如油门冲程在完全制动动作的期间补偿或者改善轴载荷的动态转移。

在图9中，相关于图6至11所示的情况的每个车轮上的垂直接触力在左前轮的子图a)至右后轮的d)中示出。这里，可以清楚看出，对应于在强制降档情况下的模拟的薄的或较浅的实线波动得较少，因此与没有强制降档的情况(厚的或更粗的实线)相比表示前轮有更小的接触力。这意味着，当车辆发生顿挫下沉时基于轴载荷动态地向前转移而可预期前轮接触力会达到临界状态的这一通常情况得以避免。与之相反的是，从图中所示后轮接触力却可看出，在制动施加时刻的后轮接触力在进行强制降档的情况下比没有强制降档的情况明显更高，由此在后轮处可传递额外明显更好的制动力，从而总体上获得更稳定的行驶状况。

而且，在图8中应该指出的是，从测量开始后1.94秒的时间点执行强制降档导致至少10％的俯仰角的减小。

而且，在图9中同样应该指出的是，没有强制降档，两个前轮必须经受超过8000牛顿的轮胎接触力，由此离开轮胎的线性传递范围并且进入临界范围。与此相反，进行强制降档的接触力保持在正好大约8000牛顿，使得其仍然在线性范围内。因此，可在这种情况下得到改善的操作性。另外，子图c)和d)示出，与没有强制降档的模拟相比，后轮上的接触力则相反地增加至少至少200牛顿，这相应地意味着额外传递更多的制动力和侧向导引力。

然后共同地，得到下述结果，即轴载荷的转移可部分地通过驱动力矩的影响效果来补偿。由于前轴的车轮接触力被减小，所以车胎不会达到或者更别说进入其可传递纵向力的限制范围。在限制范围中，由于已经增加的接触力，轮胎不能够再传递或者不能传递额外的纵向力；许多轮胎甚至在这一点减小纵向力。人们可以借助于图7所示的轮速理解这一效果。由于轴载荷的动态转移的部分补偿，所以在施加制动的时间点时(大概2秒)的前轴的车轮滑移的开始不会很大。后轴的车轮接触力由于该补偿过程也明显地更大(参见图9)。这又可在后轴产生更高的制动压力，这导致更好的减速(参见图10)并且从长远看来意味着缩短的制动距离。在前轴上的制动压力的水平同样地更好，因为在较小的车轮接触力作用下轮胎不会过载(参见图9和10)。因此，可从图8中推断，俯仰力矩在施加制动的时间点时由驱动力矩带来的优良效果进行部分地补偿，由此，俯仰运动的振荡更加快速地消退。

仅仅为了完整的原因，现在参照图11中的这一行驶状况，其中ABS标记示出在相关的子图a)中，VSC波形示出在图b)中。

对应于已经进行的测量的另一示例性行驶状况如图12至17所示。在108km/h的速度和初始行驶为直线的基础上，这里模拟在ABS系统控制下实施制动的拐弯机动行驶情况或者需要围绕标杆以左右转向结合的方式行驶情况。

与图1类似，相对于时间的油门踏板的百分比位置示出在图12的子图a)中。制动踏板相对于时间的位置记载于子图b)中。这里可知，制动踏板在开始测量之后大概0.8秒的时间点突然被完全下压。因此，从子图c)中清楚可知，在此以bar为单位记载的制动缸压力以相应的方式增加。转向角在图d)中示出。从这一波形，由此可知，当施加完全制动时围绕标杆驾驶的过程开始。

图13的子图a)示出相关的参考速度。薄的或者较浅的实线再次示出如同先前图2所示的情况的测量。厚的或者较粗的实线示出模拟。模拟和测量非常好地吻合。发动机所施加的驱动力矩如子图b)所示。这里同样，测量(薄的或较浅的实线)以及模拟(厚的或较粗的实线)彼此良好地吻合。这又证实了所使用的计算机模块的可应用性。

在图14中，各个轮速相对于时间的波形再次在左前轮的子图a)至右后轮的d)中示出。

因此，在图15的子图a)至d)中，适于在从左前至右后的每个轮上增加的制动压力在一种情况下相应于测量示出(薄的或更浅的实线)，在另一种情况下相应于模拟示出(厚的或更粗的实线)。这里同样，测量和模拟令人惊异地非常好地吻合并且可绘制以进一步模拟。

仅仅为了完整的目的，用于模拟和测量二者的相对于时间的ABS标记示出于图16的子图a)中，而VSC波形示出于子图b)中。

图17然后在图a)中重现了相对于时间的偏转速率，在图b)中重现了横向加速度，其中使用薄的或较浅的实线进行测量，并且采用厚的或者更粗的实线的形式进行模拟。横向加速度的变化曲线遵循预期的与被绕行驶过的标杆组相一致的路线。这同样适用于由此产生的偏转速率，该偏转速率表示车辆围绕其纵向轴的偏转角速度。

图12至17所示的行驶状况包括初始的速度108km/h并且在围绕标杆驾驶或者在避车操作的过程中进行突然的完全制动操作，对其的测量或模拟使用Bridgestone牌的Turanza215/55/R16类型的轮胎，在前轮的轮胎压力为2.7bar，在后轮的轮胎压力为3.2bar，道路接触区域与干路之间的摩擦系数为μ＝1.1。

图12至17所示的先前的行驶状况在图18至23中示出，在完全制动操作开始时，采用没有强制降档的模拟的形式(厚的或更粗的实曲线)以及进行强制降档的模拟的形式(薄的或更浅的实曲线)，从而清楚地示出，由于在制动过程开始时执行强制降档的效果并且由此突然短暂施加发动机扭距，可获得行驶状况的改善。

在图18中，相对于时间的参考速度示出于子图a)中。厚的或较粗的实线示出没有强制降档的模拟，薄的或较浅的实线示出进行强制降档的模拟。因此，以Nm为单位相对于以秒为单位的时间的驱动力矩示出于子图b)中。强制降档例如在根据所示的时间曲线图开始模拟之后大约0.8秒进行。这里，强制降档的时间范围为大约0.4秒，在这一期间，总的驱动力矩增加至正好超过250牛顿米，随后在所示的实例中突然下降至-50牛顿米。

从图19的子图a)中清楚可知，在进行强制降档的模拟的情况下，与没有强制降档的模拟的情况相比，用于围绕标杆驾驶所获得的或者预期的车辆沿y方向的横向移动更加明显。这意味着，由于强制降档，车辆能够更好地转向，这样可以以更好的方式围绕标杆驱动或者可更好地避免标杆。这也可从子图b)中清楚地看出，其中车辆相对于时间的横向移位被示出。这里同样，进行强制降档的模拟示出更好的操作特性，因此比没有强制降档的模拟能够更好地控制车辆。

从图20的子图a)至d)中，该图再次示出从左前至右后的车轮相对于时间的轮速，可知强制降档不会对相应于轮速的波形造成任何影响。车辆不希望有的加速事实上是不可能的。

在图21中，适于在该行驶状况下模拟的俯仰角的曲线相对于时间示出在子图a)中。这里同样清楚示出，在进行强制降档的模拟的情况下，俯仰角呈现出更平滑或者更稳定的波形，因此其可实现对车辆的更好的控制。以类似的方式，俯仰角速度在子图b)中重现。这也带来一个假设，在进行强制降档的模拟的情况下车辆的表现将更加的优秀。

在图22中，再现了以牛顿为单位的接触力相对于以秒为单位的时间，如前面在图9中所示，从对应于左前轮的子图a)到对应于右后轮的d)。从这一示出可很好地断定，在进行强制降档的模拟情况下(薄的或更弱的曲线)，没有强制降档时(厚的或更粗的实曲线)的极高的前轮接触力可有目的地减小，由此使得这些车轮不会太多地进入临界传递范围中。因此，可传递明显更高的制动力。另外，在子图b)中可以立即确定，接触力的第二最大值增加大约300牛顿，其高于没有强制降档情况下的力，从而可获得平均的可传递的制动力。另外，从子图c)和d)清楚可见，可在后轴上传递更高的制动力，可传递的制动力和接触力达到平均数，从而可在曲线的外侧上获得更好的制动反作用力。

关于可传递的侧向力，这一效果在对应于左前轮至右后轮的图23的子图a)至d)中清楚地得到证实。如图b)所示，在进行强制降档的模拟的情况下，与没有强制降档的模拟相比，大约300牛顿的更多的侧向力可传递至右前轮引起侧向力第一次上升。相同情况也适用于右后轮，类似地可传递大约300牛顿更多的侧向力。

图24至30示出其他的示例性情况。这里，当沿右手曲线驾驶、速度为100km/h并且通过ABS突然施加完全的制动，其中，没有强制降档的模拟再次以宽的或较粗的实线示出，进行强制降档的模拟以窄的或较浅的实线示出。

因此，在图24中(如在前的图6和图18所示)，以km/h为单位的参考速度相对于时间绘制在其子图a)中，以Nm为单位的驱动力矩相对于以时间为单位的时间绘制于子图b)中。这里，从模拟开始后大约1.94秒时开始强制降档并且突然增加发动机的驱动力矩，从事先的正好低于50牛顿米增加至明显超过250牛顿米，然后在大概0.3至0.4秒之后再次回落，从先前的大约超过250牛顿米至大约50牛顿米。

在图25中，偏转速率相对于时间再次示出于子图a)中。子图b)示出相对于时间的纵向加速度。子图c)示出相对于时间的横向加速度。最后，姿态角相对于时间示出于子图d)中。

在图26中，如前述的图7和图20，轮速示出于相应于左前轮的子图a)至相应于右后轮的d)。这里同样，可再次看到轮速基本上不会彼此偏离并且与以厚的或较粗实线示出的没有强制降档的模拟和以较薄或较浅的实线示出的进行强制降档的模拟的情况是一致的。当沿曲线以及同样以其他操作状态驾驶时，由于强制降档造成的车速的变化因此可在原则上被排除。

在图27中，进行强制降档和没有强制降档的两种模拟情况的制动压力再次在相应于左前轮的子图a至相应于右后轮的子图b)中示出，如先前图10所示的情况。从中清楚地可知，一旦开始完全制动以及强制降档的过程，在需要强制降档的模拟的情况下，与没有强制降档的模拟的情况相比，可在后轮上获得明显更高的制动压力。

因此，从包括在图28中的示出相对于时间的俯仰角的子图a)中，可知从模拟开始后的大约1.94秒时开始强制降档，并且导致俯仰角的波形明显更加衰减，其振幅平整同时逐渐地使其频率平稳。相同的情况适用于子图b)中示出的俯仰角速度。图28中的情况再次类似于图8和21中描述的情况，无论如何，对于这些附图所示出的进行强制降档的模拟情况都有本质上积极的评价，也就是说，当汽车在制动时或转弯行驶时其前轮下沉时通过施加油门冲程或者强制降档，可令人惊异地补偿轴载荷的动态转移。

在图29中，左前轮的接触力至右后轮的接触力随后示出在子图a)至d)中。在左前轮的情况下，波形外侧的中心部分记载了200牛顿的接触力增加量。在右前轮的情况下，300牛顿的减小量记载在波形内侧上的中心部分。在左后轮的情况下，在外轮上的800牛顿的接触力增加量记载在波形的中心部分，相应地在右后轮上，可在子图d)中看到，在内侧至少有150牛顿米的增加量。这意味着即使在这种情况下，其中没有强制降档时右后轮通常会提升，该轮目前仍然具有较好的路面抓紧力，由此也可传递力。图29所示的情况在数量上类似图9所示的情况，以及图22所示的情况。

在图30中，车轮的侧向力随后示出于左前轮的子图a)至右后轮的子图d)中。这里，可从中清楚地得到，在可传递的侧向力的400牛顿的增加量可在进行强制降档的模拟的情况下记录在左前轮。在右前轮的情况下，可记录可传递的侧向力的200牛顿米的增加量。在左后轮，可建立可传递的侧向力的400牛顿的增加量，在右后轮，可记载可传递的侧向力的200牛顿的增加量。因此，可再次成功地将在没有强制降档的模拟的情况下几乎为零的可传递的侧向力转换为至少200牛顿的可传递的侧向力。

从图24至30所示的情况，沿曲线向右以100km/h的速度驾驶并且突然开始完全制动，可知，借助本发明的方法，当车辆在其前轮下沉时轴载荷的动态转移的至少部分的补偿可通过施加油门冲程或者谨慎的进行强制降档以及由此对发动机扭矩的短暂、几乎最大程度的增强需要而实现。这致使行驶状况的实质的改进。车辆的可控制程度更大。操作更加简单。可更好地克服危险情况。

这里，后轴的侧向转向力对车辆的稳定性具有实质性的影响。侧向转向力相对于车轮接触力的特性曲线在后轴上的车轮接触力的范围中呈现出陡峭向上的斜坡。也就是说，车轮接触力的小变化会导致侧向转向力中的大变化。因此，由于轴载荷的动态转移的补偿，所以在沿曲线制动时可获得更大的侧向转向力；因此车辆在沿曲线制动时更加稳定。而且，可使用上述程序的方式减小车辆的过度转向反作用(在可能的滚动或滑行的情况下)。

最后，以度数为单位的俯仰角相对于以秒为单位的时间示出于图31中，例如先前在图18中示出的条件的情况下。薄的或较浅的实线“A”示出没有强制降档的俯仰角的波形。厚的或粗实线“B”示出在施加制动的时间点正好强制降档的情况下俯仰角的波形。薄的或较浅的点划线“C”示出在施加制动的时间点之后0.1秒时开始强制降档的情况下的俯仰角的波形。厚的或较粗的点划线“D”示出在施加制动的时间点之后0.2秒时开始强制降档的情况下的俯仰角的波形。最后，中等强度的点划线“E”示出在施加制动的时间点之后0.3秒时开始强制降档的情况下的俯仰角的波形。此时，可从中量化地看出，强制降档对俯仰角的波形具有积极的作用。这一方面可减小振幅，另一方面波形可变得光滑或者更快地消退。另外，从图31中可知，如果例如强制降档在施加制动的时间点开始0.05秒至1.5秒的时间段中进行，优选大约为0.1秒，则可得到与没有强制降档的制动过程相比特别好的俯仰角波形并由此得到明显的改善。

因此，本发明首次提出了一种当部分车辆负载下沉落到至少一个前轮上时至少部分地补偿轴载荷动态转移的方法。按照该方法，为补偿或平衡所述轴载荷的动态转移，施加一驱动力矩要求。在实施完全制动操作的行驶情况下以及在不稳定的转弯行驶情况下，释放该驱动力矩要求。另外，本发明首次提出用于执行本发明方法的一种微处理器以及一种控制装置。此外，本发明提供了装配这种控制装置或者这种微处理器的驱动方案。最后，本发明提到了用于执行本发明方法的软件。最终，本发明提出了一种车辆，它装配有这种控制装置或微处理器，以运行所述用于执行本发明方法的软件。

Claims (13)

1.一种用于至少部分地补偿汽车中的轴载荷的动态转移的方法，其特征在于，为了补偿所述轴载荷的动态转移，增大或减小驱动力矩而不显著改变所述汽车的速度；

其中，所述方法包括下述步骤：

-分析针对当前汽车情况由传感器传送来的与车况相关的、有关于汽车的主要稳定性的底盘、制动和/或转向数据，以便在一个集成化底盘控制系统的框架内由一些行驶稳定系统或其部件进行控制，这些行驶稳定系统或其部件是电子稳定程序系统、电子液压动力转向系统、电子动力转向系统、电子减震控制系统、制动辅助装置、交互式动态驾驶系统或者转向不足控制逻辑系统，

-借助所述数据确定汽车的临界状态和/或其需要调节控制的状态，

-规定为了补偿轴载荷分布所需的所述驱动力矩的大小，

-规定为了补偿所述轴载荷分布所需的所述驱动力矩的持续时间，

-通过施加控制指令，使用所述驱动力矩的大小和所述驱动力矩的持续时间来释放所述驱动力矩。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了增大所述驱动力矩，施加一油门冲程。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了在实施完全制动操作时补偿轴载荷向前的动态转移，在完全制动操作期间施加一油门冲程。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了在转弯行驶时补偿轴载荷的斜向前的和/或侧向的动态转移，在转弯行驶时施加一油门冲程。

5.根据权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，所述完全制动操作由防抱死制动系统支持来实现。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，借助于检测表示制动施加点的防抱死制动系统标记、踏板的梯度或主制动缸的压力来确定所述完全制动操作的存在。

7.根据权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，借助检测与完全下压制动踏板相对应的制动踏板偏角而确定完全制动操作的存在。

8.根据权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，通过分析一个电子稳定程序系统的数据而确定完全制动操作的存在或者转弯行驶临界情况的存在。

9.根据权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，在施加制动的时间点或者转弯行驶时出现临界情况时，借助强制降档或者油门全开脉冲在250ms至750ms的持续时间内促使所述驱动力矩增加。

10.根据权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，以施加制动的时间点作为零时刻，在-0.5秒至+1.0秒的时间段中，借助强制降档或者油门全开脉冲来促使所述驱动力矩增加。

11.根据权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，所述驱动力矩的增加通过所述强制降档或者油门全开脉冲，以脉冲的方式由多次所述驱动力矩的增加构成。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述驱动力矩的各脉冲式增加的持续时间为50ms至150ms。

13.根据权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，一次所述驱动力矩的增加要求至少250Nm的驱动力矩。

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