CN101005971A - 消除汽车翻倒危险的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防止汽车在横向上翻倒的方法，在该方法中，设定有限数目的预定义行驶状态(Z1，...，Z5)设定，在该方法中，检测汽车当时处于哪个预定义行驶状态(Z1，...，Z5)，其中检测到的预定义行驶状态(Z1，...，Z5)依赖于传感器信号以及汽车最后所处于的预定义行驶状态，依据当时处于的预定义行驶状态实施至少一种防止翻倒的制动干预。

Description

消除汽车翻倒危险的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种防止汽车在横向上翻倒的方法。
背景技术
由DE 101 35 020 A1公开了用于识别和消除装备有调节系统的汽车围绕沿汽车纵向指向的汽车轴线的翻倒危险的一种方法和一种装置。其中对描述汽车的横向动力学的参数进行检测并且将其与门限值进行比较。在超过门限值的情况下，对所有由用于稳定调节的调节系统可向执行元件发送的输出信号值的可能的组合的量进行限制。
发明内容
本发明涉及一种防止汽车在横向上翻倒的方法，
-在该方法中设定有限数目的预定义行驶状态，
-在该方法中检测汽车当时处于哪种预定义行驶状态，
-其中检测到的预定义行驶状态依赖于传感器信号以及汽车最后所处于的那种预定义行驶状态，和
-依据当时处于的预定义行驶状态实施至少一种防止翻倒的制动干预。
由此不仅将当时的行驶动力学情况而且将其前历史情况都输入到调节装置中。由此能够实现一种更好地与整个行驶状态相匹配的调节。
本发明的一个有利的设置的特征在于，传感器信号至少是偏航率，横向加速度，转向角以及车轮转速。这些信号通常应用在行驶动力学调节系统中。
本发明的一个有利的设置的特征在于，传感器信号包括附加地由司机预定的油门踏板位置以及由司机预定的制动预压力。
本发明的一种有利的设置的特征在于，在至少其中一个预定义行驶状态下，在存在曲线行驶时，位于曲线外侧的前轮被制动。
本发明的一种有利的设置的特征在于，在至少其中一个预定义行驶状态下对至少一个车轮制动缸进行预加压(预充填)，但是这种预加压还不会产生明显的制动作用。由此可以实现更短的制动反应时间。
本发明的一种有利的设置的特征在于，预定义行驶状态构成状态自动器的状态。
此外本发明包括一种防止汽车在横向上翻倒的装置，
-在该装置中设定有限数目的预定义行驶状态，
-该装置具有用于检测行驶动力学参数的传感器机构，
-该装置具有行驶状态检测机构，借助其检测汽车当时处于哪种预定义行驶状态，
-其中检测到的预定义行驶状态依赖于由传感器机构采集到的传感器信号以及汽车最后所处于的预定义行驶状态，和
-具有制动机构，借助其依据当时处于的预定义行驶状态实施至少一种防止翻倒的制动干预。
本发明的一种有利的设置的特征在于，该装置是行驶动力学调节系统的一部分。
本发明的方法的有利的设置自然也是本发明的装置的有利的设置，反之亦然。
附图说明
附图包括图1至5，其中
图1显示本发明的结构。
图2显示状态自动器的两种状态及其过渡的原理图解图。
图3显示高动力学行驶操作中几个相关参数的时间分布图。
图4显示本发明的方法的过程。
图5显示本发明的装置的结构。
具体实施方式
本发明是基于，就其与高动力学行驶情况中的翻倒危险相关的意义而言，将所有可能的汽车行驶操作或行驶状态划分为有限数目的种类。此时每个可能的行驶状态精确地与种类相配属。这样，依据行驶状态使汽车始终精确地处于其中一个种类中。此外，对于从一个种类到另一个种类的每个可能的过渡例如从种类A到种类B，定义了过渡标准。当满足了这些过渡标准，例如满足了用于从种类A到种类B的过渡标准时，那么其行驶状态在此之前与种类A相配属的汽车现在进入种类B。
通过本发明，由此通过将可能的行驶操作划分成合适的种类，提供了一种防止翻倒的调节策略，其中每个种类分配一个使汽车稳定的干预策略(例如合适的制动干预或发动机扭矩干预)。有利的是，对于行驶操作与各个种类或传感器的配属仅仅借助于行驶动力学调节系统中含有的传感器。这些传感器主要是车轮转速传感器，横向加速度传感器，偏航率传感器和转向角传感器。
为此，传感器信号在所谓混合式状态自动器中处理。混合式状态自动器不仅使用司机的输入数据而且使用汽车的行驶动力学参数，以便进入不连续的状态中、离开不连续的状态和从一个不连续的状态过渡到另一个不连续的状态。每个不连续的状态代表行驶情况的某个阶段。
由于不连续的状态具有特定的进入标准，因此ESP控制仪器(ESP＝“电子稳定程序”)中的状态自动器的应用形成控制仪器的一种“记忆”。状态自动器的输出数据不仅有不连续的变量也有连续的变量，其用于各个车轮的制动力矩调节或车轮转差率调节。
利用状态自动器来识别危险的行驶情况允许ESP-控制仪器决定必须以何种强度在哪个车轮上进行干预。
典型的行驶操作例如可以划分为以下几组：
-具有通过司机进行的第一接合过程的行驶操作，例如J式转弯操作，半径变小的圆周行驶，还有鱼钩式操作，变线，等等。
-具有向后转向过程的行驶操作，例如在变线时驶入让车道或在鱼钧式操作时在第一停车阶段之后的向后转向。
-具有三个或多个变更侧的转向过程的行驶操作。
每个转向过程和甚至转向过程的各个时间段都通过典型的司机干预(尤其是通过方向盘)和典型的汽车反应来表征。因此每种动力学转向操作可以划分成多个阶段，其按照特定的顺序前后相随。为了达到可能的最佳的汽车稳定和/或防止翻倒，必须通过控制仪器对这些阶段的每个阶段准备合适的干预策略和干预强度。混合式状态自动器的应用使它们得以实现。
在图1中示出了整个系统。由标号100表示的司机预先规定了参数如转向角、油门踏板位置和制动压力，这些参数输入到汽车稳定系统101中。汽车稳定系统101具有
-控制仪器的部分102，其对防止翻倒负责以及
-串联的行驶动力学调节系统103。
控制仪器的部分102的状态参数和输出参数由不连续的部分和连续的部分组成，输入参数具有纯粹的连续的特性。不连续的动力学部分D和连续的动力学部分C通过合适的交接处连接。
控制仪器101将信号104传送到车轮制动器和将信号105进一步传送到汽车107的发动机控制仪器。作为这个操作以及相应的司机的预先规定的结果，汽车107进入行驶状态106，由传感器检测的信号例如偏航率或横向加速度将被反向耦合到控制仪器103的ESP-部分。
部分102的一种可能的图解图示于图2中。其中状态1，2，...，n(各通过系统参数的矢量xD1，xD2，...xDn表征)表示在高动力学转向操作期间的不同阶段，即不连续的种类。一种可能的划分例如得到下面的种类：
-状态1＝基础状态：不需要防止翻倒。
-状态2＝预加压状态：依据通过司机对强烈的接合过程的第一汽车反应，完成随后的稳定干预的准备。
-状态3＝停车状态：通过对司机的预先规定所做出汽车反应而调节的高横向加速度被限制。
-状态4＝向后转向状态：司机的向后转向虽然导致横向加速度减小，但是同时会使具有相反符号的横向加速度急剧地增大，那么前面的干预定量地被终止并且准备随后的稳定干预。
-状态5＝反向摆动状态：通过司机的预先规定而重新调节的高横向加速度(与状态3相比具有相反的符号)被限制。
为了缩短制动器的启动时间，在状态2和4中将在车轮的车轮制动器上建立具有很小电平的准备压力，在该车轮上很快就会进行防止翻倒的干预。
参数tij表示从状态i过渡到状态j的条件。过渡tij发生在例如一个或多个连续变量超出相应的极限值时。例如，在转向角(通过司机的作用)强烈增大和实际偏航率和理论偏航率之间的差改变后，发生从基础状态进入预加压状态的过渡。随后的横向加速度的进一步增大一般导致汽车的过度操控并且由此导致从预加压状态过渡到停车状态。在停车状态期间通过规则系统进行监控，看是否横向加速度在低于翻倒的临界极限值时仍然有很大的变化。如果不是这种情况，那么或者可以返回到基础状态，或者用专用的车轮转差率调节机构来防止对汽车的强烈的操控不足(而不会由于过早地中断干预使横向加速度重新增大)。但是如果在停车状态期间确定了司机的强烈的反向转向运动，那么就会发生进入向后转向状态的过渡，在该状态中应用了与汽车的反向运动的过渡相匹配的特定的调节方法。
如果可以从汽车运动得出随后的高的横向加速度，那么这会导致进入反向摆动状态的过渡，该状态又分配了限制横向加速度的合适的干预。
混合式状态自动器的不连续的输出信号yDi可以用于影响汽车稳定系统的其它部分，这些部分不用于防止翻倒。其中例如可以是在翻倒的临界情况下激活偏航率调节器，该偏航率调节器在此之前是由司机使其处于非激活状态。
在图2中xc [i](t)表示依据不连续的状态i的制动打滑调节策略和制动力矩调节策略的连续的与时间相关的参数的矢量。其中i代表状态的个数，状态由数组(XDi，xc [i](t))表征。
uc表示用于状态自动器的连续的输入信号，其中涉及由司机调节的转向角、横向加速度、偏航率、纵向速度、侧向偏出角或其它由此导出的参数如按照Ackermann关系式计算的横向加速度的理论值。
yc表示连续的输出信号例如曲线外侧车轮的理论制动力矩或理论制动打滑。对于在变线操作时的剧烈的反向转向过程还将可预知的制动力矩调节，尤其是车轮制动缸的预加压实施到曲线内侧的车轮上。
示出的状态自动器能够以简单的方式和方法扩展到所示的状态1至5以外，以便对其它行驶情况如回转行驶(Slalom)进行识别。
利用所示出的ESP-系统的扩展，能够在翻倒的临界情况下更加精确地反应，不仅与司机的愿望相匹配而且与汽车性能相匹配。
图3中在横坐标方向标出时间t和在纵坐标方向标出几个相关参数的值。其中按照NHTSA(NHTSA＝“国家公路交通安全管理署”)定义的“鱼钩式操作”进行行驶。其中数字表示为，
1＝转向角随时间的分布
2＝测量的横向加速度
3＝测量的实际偏航率
4＝理论偏航率
5＝左前轮上的制动力矩
6＝右前轮上的制动力矩
7＝左前轮上的制动打滑
8＝右前轮上的制动打滑。
Z1，Z2，Z3，Z4和Z5表示已经定义的状态即状态1(基础状态)至状态5(反向摆动状态)。
本发明的方法的过程在图4示出。在块400中起动后将在块401中检测预定义行驶状态或者由储存介质读入或提供。接着在块402中读入传感器信号和在块403中根据传感器信号以及先前的行驶状态检测当前的行驶状态。在块404中作为对检测到的当前行驶状态的反应进行例如制动干预。通过该制动干预，当前行驶动力学参数发生变化，由此传感器信号发生变化，因此通过重新读入传感器信号进行在块402上的反向耦合。
本发明的装置的结构在图5中示出。其中块501表示用于检测行驶动力学参数的传感器机构。块502具有行驶状态检测机构，借助其检测汽车当时处于哪种预定义行驶状态，其中检测到的预定义行驶状态依赖于由传感器机构501检测到的传感器信号以及汽车最后所处于的那种预定义行驶状态。块503具有执行元件机构或制动机构，借助其依据当时处于的预定义行驶状态实施至少一种防止翻倒的制动干预。

Claims (9)

1.防止汽车在横向上翻倒的方法，
-在该方法中，设定有限数目的预定义行驶状态(Z1，...，Z5)，
-在该方法中，检测汽车当时处于哪种预定义行驶状态(Z1，...，Z5)(401)，
-其中检测到的预定义行驶状态(Z1，...，Z5)依赖于传感器信号(402)以及汽车最后所处于的预定义行驶状态，和
-依据当时处于的预定义行驶状态实施至少一种防止翻倒的制动干预(404)。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，传感器信号是描述行驶动力学参数的传感器信号。
3.按照权利要求2的方法，其特征在于，传感器信号至少是偏航率、横向加速度、转向角以及车轮转速。
4.按照权利要求2的方法，其特征在于，传感器信号附加地包括由司机预定的油门踏板位置以及由司机预定的制动预压力。
5.按照权利要求1的方法，其特征在于，在至少其中一个预定义行驶状态中在处于曲线行驶时对曲线外侧的前轮进行制动。
6.按照权利要求1的方法，其特征在于，在至少其中一个预定义行驶状态中对至少一个车轮制动缸进行预加压，但是由此还没有产生明显的制动作用。
7.按照权利要求1的方法，其特征在于，预定义状态构成状态自动器的状态。
8.防止汽车在横向上翻倒的装置，
-在该装置中，设定有限数目的预定义行驶状态(Z1，...，Z5)，
-该装置具有用于检测行驶动力学参数的传感器机构(501)，
-具有行驶状态检测机构(502)，借助其检测汽车当时处于哪种预定义行驶状态，
-其中检测到的预定义行驶状态依赖于由传感器机构采集到的传感器信号以及汽车最后所处于的预定义行驶状态，和
-具有制动机构(504)，借助其并且依据当时处于的预定义行驶状态实施至少一种防止翻倒的制动干预。
9.按照权利要求8的装置，其特征在于，该装置是行驶动力学调节系统的一部分。
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