CN101108615A - 具有扩展制动功能的行驶动力调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用来在行驶动力极限情况下，尤其是在弯道行驶中转向不足时使车辆(1a－1c)保持稳定的方法，可在转弯行驶过程中对多个车轮(4－7)实施制动，以便减小车速(v)。尤其当对车轮(6，7)实施制动、让施加在后轮(6，7)上的制动力矩(M_h)高于前轮(4，5)，并且同时尤其当弯道外侧前轮(5)保持制动不足状态时，能够使车轮实现最大横向牵引力，并因此实现最小的转弯半径。

Description

具有扩展制动功能的行驶动力调节系统

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1前序部分、可在行驶动力达到极限状态下，尤其是弯道行驶中转向不足时使车辆保持稳定的方法，以及一种按照权利要求7前序部分的相应装置。

背景技术

行驶动力调节系统，例如ESP或者DSC，用于在极限行驶状态下(如在弯道行驶中转向不足或者转向过度)改善车辆的可操控性，并使车辆保持稳定。已知的系统包括一个用来记录车辆当前行驶状态测量值的传感装置、一个借助调节算法程序对浮动角和/或者偏转比率进行调节的控制单元、以及至少一个对车辆行驶状态进行干预的执行机构。根据驾驶员的规定动作，尤其是根据方向盘位置以及油门踏板或者说制动踏板位置对不同理论值进行计算，并将其与实际值进行比较。当调节偏差超过设定阈值时，行驶动力调节系统就会对行驶状态进行干预，且可产生平衡横摆力矩来抑制车辆的横摆运动，并根据设定值使车辆找正姿态。为此，已知的行驶动力调节系统通常采用车辆制动器和/或者发动机控制系统作为执行机构，或者通过一种转向控制装置对转向进行干预。

现今所采用的行驶动力调节系统通常均在车辆转向不足时，对弯道内侧的后轮实施制动。这样就会产生朝向弯道内侧的横摆力矩，使得车辆更好地进入弯道，车辆因此能够沿着较小的弯道半径转弯。但是当车速较快且横向加速度也相应较高时，弯道内侧车轮的附着力仍然有可能会严重降低，因此仅能够承受较小的纵向力，这样将无法对弯道内侧车轮进行有效的制动干预。

为了改善车辆的稳定性控制而引入一种可触发自动的执行制动过程的调节器功能(博世名称：EUC)，其目的在于使整车减速，并减小横向力(横向加速度)。该功能可均匀提高所有四个车轮上的制动压力，并使车辆制动。但对车轮实施制动也会减小横向牵引能力，前轮上因此会出现较大的侧向偏离，且因此而引起车辆转向不足。只有当车速降低到足够低时，车辆才会重新转向回转。

发明内容

因此，本发明的任务就在于：实现一种稳定性控制方法以及一种相应的装置，通过该方法或者说该装置降低车速，同时能够最大程度地保持横向牵引力。

本发明的这一任务可通过专利权利要求1以及专利权利要求7中所阐述的特征加以解决。本发明的其它设计方案均为从属权利要求的内容。

本发明的主要构思在于：当车辆存在转向不足时，不对与转弯行驶特性有关的前轮进行制动，或者仅对其略微制动，而主要对两个后轮实施制动。在本发明的一种优选实施方式中，仅对车辆的两个后轮实施制动；而前轮则保持非制动或者说制动不足状态。这种方式的主要优点在于，前轮上可始终保持横向牵引力，且车辆能够以最小的转弯半径行驶。

制动干预的程度最好取决于车辆的转向不足倾向。例如可根据所测得的偏转比率以及所计算的偏转比率来确定这种倾向。

在后轮上可以施加同样或者不同大小的制动力矩。施加在弯道内侧后轮上的制动力矩最好大于弯道外侧后轮，以便在车辆出现转向不足时，产生朝向弯道内侧的反向横摆力矩。

施加在弯道内侧前轮上的制动力矩也要大于弯道外侧前轮，以便减小弯道外侧车轮的横向牵引能力。弯道外侧前轮具有最大的横向牵引能力，因此在转弯行驶时作用特别关键。在整个调节过程中最好保持制动不足状态，或者根本不对其实施制动。

调节算法最好能对转向不足倾向的指示参数进行计算，以便识别转向不足的行驶状态。该指示参数最好是偏转比率的函数，例如驾驶员所需的偏转比率与测得的偏转比率之比。可根据不同参数，尤其是车辆几何尺寸、车速和方向盘转角，得出驾驶员所需的偏转比率，且最好在一个控制单元中对其进行计算。例如可以借助一个偏转比率传感器来测量所测得的偏转比率。

最好在指示参数超过设定的阈值时，触发本发明所述的制动功能。该阈值最好与车辆的横向加速度有关。

在本发明的一种优选实施方式中，在超过触发阈值之后，就会将后轮的设定力矩数据发送给相应的执行器，并借助滑转调节装置对其进行调节。所述算法依据车轮滑转率来检查是否能够实施所设定的制动力矩。当一后轮上的车轮滑转率A超过设定的极限值时，则在相应的前轮上实施无法实施的制动力矩。其间最好仅对弯道内侧前轮实施制动。

本发明所述的行驶动力调节系统包括用来采集各种行驶状态参数信号的传感装置，以及对传感器信号进行处理的控制单元，其可在超过某个触发阈值时借助车轮制动器自动对车辆实施制动，或者对车轮制动器进行控制，使其自动对车辆进行制动。保存与控制单元中的调节算法可以在车辆出现转向不足时，在后轮上(单独或者全部)施加大于前轮的制动力矩，尤其是弯道外侧前轮可在其间保持制动不足状态。

附图说明

以下将根据附图示例性地对本发明进行详细解释。附图示出：

图1示出装备有不同行驶动力调节系统车辆的转弯行驶特性；

图2示出转向不足的车辆在转弯行驶过程中的不同偏转比率曲线；

图3示出用来对转弯行驶过程中的车辆实施制动的重要地方法步骤；和

图4是具有扩展制动功能的行驶动力调节系统方框图。

具体实施方式

图1所示为装备有各种行驶动力调节系统且处于转向不足状态中的多个车辆1a-1c。行驶动力调节系统利用不同调节手段使车辆保持在其轨迹3之中。

右外侧车辆1a的行驶动力调节系统按照已知的方式对弯道内侧后轮实施制动，以便产生朝向弯道内侧的反向横摆力矩。箭头F表示作用于左后轮6上的纵向力。

中间车辆1b的行驶动力调节系统还利用一种可将所有四个车轮4-7上的制动压力同时提高的已知功能(EUC)。以箭头F₁以及F₂和F₃表示作用于车轮4-7上的制动力。作用于车轮4、5上的制动力F₃大小对称，且通常因为制动系数(CP)较大而高于作用在后桥上的力。如前所述，弯道内侧后轮6上的制动力高于弯道外侧车轮7，以便产生一个反向横摆力矩。

左侧车辆1c包括一种本发明所述的行驶动力调节系统，在转向不足状态下主要对后桥的车轮6、7实施制动。而前轮4、5是车辆转弯行驶特性的关键，且必须承受尽可能高的横向力，因此仅对其略微或者根本不实施制动。这样就可使前轮4、5保持横向牵引能力，且车辆1c仍然被制动，从而能够按照最小的转弯半径行驶。

在如图所示的实施例中，以不同的力度对所有四个车轮4-7实施制动。弯道内侧后轮6的制动力度最大，其次是弯道外侧后轮7。对两个前轮4、5仅仅略微实施制动，尤其是弯道外侧前轮5制动力最小，或者根本不制动。具有这种制动分布方式的左侧车辆1c其转弯半径明显小于配有已知行驶动力调节系统的另外两个车辆1a、1b。

图2所示是车辆1c在转向不足的情况下转弯行驶过程中不同偏转比率的曲线图。其中曲线8是表示驾驶员意愿的设定偏转比率曲线。可以看出，驾驶员正在逐渐拨动方向盘，直至达到最大转向轮转动。曲线9所示为规定行驶条件下(车辆、轮胎、路面、车速等等)最大可以达到的偏转比率。应借助一种最优化行驶动力调节系统来实现这一曲线。曲线10所示为转弯行驶过程中实际测量到的偏转比率。可以看出，偏转比率测量值局部明显小于最大可能达到的偏转比率9。车辆1在该范围内过度偏向弯道外侧。

图3所示为用来对转向不足的车辆实施制动的重要的方法步骤。算法程序在步骤15中首先对表示车辆1c的转向不足倾向的转向不足指示参数k_u进行计算。该指示参数的简化表达式为：

$k_u=\frac{{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{soll}}}{{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{mess}}}$

ψ_soll＝f(车辆几何尺寸，Lw，v_Fzg)

其中ψ_soll为设定偏转比率，根据车辆几何尺寸、车速v_Fzg以及方向盘转角Lw算得，且表示驾驶员的意愿。ψ_mess是所测定的偏转比率。

当该比率超过某个与横向加速度相关的阈值SW时(步骤16)，就会自动激活本发明所述的制动功能。其间在步骤17中首先计算设定减速度a_xsoll，该参数取决于转向不足倾向k_u和油门踏板位置。表达式为：

a_xsoll＝f(k_u，油门踏板位置)

有此可得出后轮4、5以及必要时前轮6、7的车轮制动力矩。对于后轮而言，首先要在一个车轮上达到滑转极限。

$M_h=\frac{m_{\mathrm{Fzg}}\·a_{\mathrm{soll}}\·r_{\mathrm{Rad}}}{2}$

将步骤18中所计算出的力矩输出为后轮6、7的设定力矩，并借助滑转调节装置对其进行调节。所述算法在步骤19中依据车轮滑转率λ检查是否能够实施所设定的制动力矩M_h。当车轮滑转率λ超过设定的极限值SW时(J)，则在相应的前轮上实施无法实施的制动力矩。其间最好仅对弯道内侧前轮4(步骤20)实施制动。否则(N)结束功能。各个车轮力矩原则上应适当分配，使得总体上不会产生横摆力矩，或者产生朝向弯道内侧的横摆力矩。

图4所示为一种用来在转向不足状态下自动执行制动操作的系统。该系统主要包括一个其中将制动功能保存为算法的控制单元23、一个用来采集不同行驶状态参数信号的传感装置24、以及由控制单元23所控制的车辆制动系统的执行机构29。

保存于控制单元23中的算法包含一个用来计算指示参数k_u的模块5、一个用来计算设定减速度的模块26、以及一个根据设定减速度对各车轮制动力矩M_FL、M_FR、M_RL、M_RR进行计算的模块27。通过接口28将制动力矩发送给各个制动执行器29。

该装置的工作原理与上述依据图3所解释的原理一样。

Claims (12)

1.一种用来在极限行驶动力状态下，尤其是转向不足时使车辆(1a-1c)保持稳定的方法；其中可对多个车轮(4-7)实施制动，以减小车辆(1a-1c)的速度(v)，其特征在于：施加在后轮(6，7)上的制动力矩(M_h)高于施加在前轮(4，5)上的制动力矩。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：在两个后轮(4，5)上施加制动力矩(M_h)。

3.按照上述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于：施加在弯道内侧前轮(4)上的制动力矩(M_h)大于施加在弯道外侧前轮(5)上的制动力矩。

4.按照上述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于：在弯道外侧前轮(5)上不施加制动力矩(M_b)。

5.按照上述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于：对表示转向不足的指示参数(k_u)进行计算。

6.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：该指示参数是驾驶员所需的偏转比率(ψ_d)以及测得的偏转比率(ψ_m)的函数。

7.一种用于在极限行驶动力状态下，尤其是在转向不足时使车辆(1a-1c)保持稳定的装置，包括用来采集不同行驶状态参数(ψ，ay，v)的传感装置(24)、以及对传感器信号进行处理的控制单元(23)，可在超过触发极限值时控制制动执行器(29)来对行驶状态进行干预，从而使车辆(1a-1c)减速，其特征在于：进行制动干预，使得施加在后轮(6，7)上的制动力矩(M_h)高于施加在前轮(4，5)上的制动力矩。

8.按照权利要求7所述的装置，其特征在于：在两个后轮(4，5)上施加制动力矩(M_h)。

9.按照权利要求7或者8所述的装置，其特征在于：施加在弯道内侧前轮(4)上的制动力矩(M_b)高于施加在弯道外侧前轮(5)上的制动力矩。

10.按照权利要求7至9中任意一项所述的装置，其特征在于：在弯道外侧前轮(5)上不施加制动力矩(M_b)。

11.按照权利要求7至10中任意一项所述的装置，其特征在于：所述控制单元(23)包括用来计算设定减速度(a_xsoll)的模块(26)。

12.按照权利要求11所述的装置，其特征在于：所述控制单元(23)具有用来对车辆(1a-1c)各个车轮(4-7)的制动力矩(M_b)进行计算的模块(27)。

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