CN101160228A

CN101160228A - 利用静态轮胎数据的车辆稳定性控制

Info

Publication number: CN101160228A
Application number: CNA2006800116425A
Authority: CN
Inventors: 丹尼·R·米洛特
Original assignee: Kelsey Hayes Co
Current assignee: Kelsey Hayes Co
Priority date: 2005-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2008-04-09
Also published as: US7983801B2; KR20070116819A; WO2006091667A1; EP1858737A1; JP2008535712A; US20060190150A1; EP1858737B1

Abstract

一种用于控制车辆的稳定性的系统和方法包括至少部分基于由电子控制单元(14)接收的静态轮胎数据控制车辆稳定性控制子系统(16、18、20、21)的电子控制系统(12)。

Description

利用静态轮胎数据的车辆稳定性控制

(对相关申请的交叉引用)

本申请要求在2005年2月22提交的美国临时申请No.60/655047的优先权，在此包含其公开作为参考。

技术领域

本发明一般涉及电子稳定性控制系统，尤其涉及使用静态轮胎参数改进电子稳定性控制系统的性能。

背景技术

所有车辆轮胎都不尽相同。它们具有许多不同的直径、宽度和剖面(profile)。它们具有不同结构，诸如使用芳族聚酰胺纤维或钢增强带、不同的侧壁厚度等，这导致当在轮胎上施加载荷时不同的轮胎有不同的响应。车辆性能受安装在车辆上的轮胎的类型影响。众所周知，为了保证对车辆安装适当的结构和性能的轮胎，在轮胎上设置识别标记。例如，轮胎可具有类似“P215/65 R15 89H”的标记。“P”表示轮胎用于客车。“215”表示单位为毫米的侧壁到侧壁的轮胎宽度。“65”表示轮胎侧壁尺寸与轮胎高度的纵横比；因此“65”表示该比例等于65％。“R”表示轮胎结构的类型；在这种情况下，轮胎是子午线轮胎。“15”表示车轮直径或车轮的轮缘的尺寸。该轮胎适于装配在15英寸轮缘上。“89H”表示负荷指数和额定速度。因此，“89H”代表负荷指数减去轮胎在被适当地充气后可安全承载的重量。“H”是额定速度。“H”表示轮胎的额定速度最高为130MPH(英里每小时)。额定速度的其它例子是：Q＝100MPH，S＝112MPH，U＝124MPH，H＝130MPH，Z＝149MPH或更高。关于轮胎的其它信息是轮胎结构、统一轮胎质量等级(UTQG)、和最大冷充气压力和负荷。

另外，一个制造商已根据美国运输、召回、增强、责任性和文件法令(TREAD法令)提出对各个轮胎提供用于轮胎跟踪的射频识别(RFID)标签。RFID是其中数据被存储并可从称为RFID标签或应答器的器件被远程检索的电子识别方法。RFID标签可被固定到或被加入产品中或者甚至动物体内。RFID标签包含硅芯片和天线以使得它们能够接收和响应来自RFID收发器的射频询问。无源标签不需要内部电源，而有源标签需要电源。

在生产中出于识别和跟踪轮胎的目的在轮胎上使用RFID标签以及出于TREAD法令的目的的分配会涉及在轮胎处于静止时与RFID通信以获得识别特定的轮胎的数据。

如上所述，不是所有的轮胎都是相同的。当购买车辆时，顾客一般可选择可与车辆一起定购的车轮和相关的轮胎，每种不同的选择一般对车辆的操作有一些影响。例如，在运动用车辆(SUV)中，直径差异相当大的轮胎是购买者可用的。一个购买者可能选择大直径轮胎，用于提高越野驱动时的离地间隙。另一购买者可能选择具有较小的直径的轮胎，从而导致车辆有较低的重心和较好的稳定性。

各种电子稳定性控制系统是已知的，这些电子稳定性控制系统利用来自测量诸如加速度、横摆率(yaw rate)、纵倾率(pitch rate)、侧倾率(roll rate)、转向角、车辆刹车动作、车辆传动系(drive train)操作等的车辆动态移动特性的各种传感器的信息、以控制车辆的各部件的操作以提高操作性。可被电子稳定性控制系统控制的部件的例子是与车辆悬挂系统耦合的致动器、发动机/动力系、转向致动器和车辆刹车。这些系统在过去一般围绕着标称轮胎设计被设计，并且，制造商将规定具有标称轮胎设计的一定限制内的性能的一定的轮胎的用途，使得不管顾客选择工厂规定的选项轮胎中的哪一个，车辆的稳定性都将处于可接受的规范内。

发明内容

本发明涉及改进的电子稳定性控制系统，该电子稳定性控制系统利用来自测量诸如加速度、横摆率、纵倾率、侧倾率、转向角、车辆刹车动作、车辆传动系操作等的车辆动态移动特性的各种传感器的信息、以控制车辆的各部件的操作以提高操作性。可被电子稳定性控制系统控制的部件的例子是与车辆悬挂系统耦合的致动器、发动机/动力系、转向致动器和车辆刹车。根据本发明的一个实施例，关于诸如静态轮胎滚动半径和转弯刚度的轮胎的某些静态特性的数据被编码到与轮胎相关的数据标签内。在一个实施例中，该数据通过收发器被传送给电子控制单元，在该电子控制单元中，该数据被用于在控制车辆的各种部件的操作时修改电子稳定性控制系统的响应，从而导致进一步改进的操作性。因此，电子稳定性控制系统被设计为使稳定性控制操作适于被安装在车辆上的特定轮胎，而不是如现有技术中那样仅基于标称轮胎设计进行控制。并且，即使当顾客从配件市场上可用的广泛的轮胎中购买制造商规定的轮胎以外的轮胎时，如果轮胎具有供收发器使用的数据标签，那么，一旦来自数据标签的数据被传送给电子稳定性控制系统的电子控制单元，电子稳定性控制系统就可调整其对车辆部件的控制以提供改进的稳定性(与具有相同轮胎但没有这种控制调整的车辆的操作相比)。

通过参照附图阅读优选实施例的以下的详细说明，本领域技术人员将很容易理解本发明的各种目的和优点。

附图说明

图1是具有根据本发明的一个实施例的电子稳定性控制系统的车辆的示意图。

图2是解释根据本发明的另一实施例的车辆稳定性的控制方法的流程图。

具体实施方式

现在参照附图，在图1中示出具有电子稳定性控制系统12的车辆10。电子稳定性控制系统12包含电子控制单元14。电子稳定性控制系统12还包含多个车辆稳定性控制子系统。多个车辆稳定性控制子系统包含影响车辆在操作中的稳定性的车辆的部件。如图1所示，多个车辆稳定性控制子系统包含车辆刹车系统16、车辆悬挂系统18、车辆动力系系统20和车辆转向系统21。但是，必须理解，多个车辆稳定性控制子系统不需要包含任何特定的车辆系统，并且实际上可以是用于控制的车辆的稳定性的任意适当的车辆系统。例如，可以基于其中包含电子稳定性控制系统12的特定车辆10的应用选择多个车辆稳定性控制子系统中包含的各单个车辆系统。

车辆刹车系统16包含电子刹车控制器22和用于对车辆10的相关车轮25进行制动的多个车轮制动器24。

车辆悬挂系统18包含电子悬挂控制器26和用于将车辆10的各部分与由于车辆10行驶的地形的不规则或由于车辆10的其它部分的移动施加的负荷隔开的多个悬挂致动器28。车辆悬挂系统的一些部件的条件(condition)被改变以提高车辆的稳定性，包含：防滚保护杆或其它悬挂致动器28；阀或其它部件的操作，以改变如减震器的这样物品中的流体流动特性；改变气体悬架气囊中的空气压力、改变供给包含电子流变(electrorheological)流体的悬架部件上的电场、或者甚至改变车辆轮胎中的空气压力。

车辆动力系系统20包含传动控制器30和与车辆10的发动机34连接的动力传送单元32。动力传送单元32将动力传送给车辆10的各个车轮25并在其中分配动力。

车辆转向系统21包含用于控制前转向致动器36和后转向致动器37的转向控制器35。前转向致动器36控制前轮25相对于车辆10的主要部分的角度，并且后转向致动器37控制后轮25相对于车辆10的主要部分的角度。

为了使车辆稳定性控制子系统起作用以提高车辆稳定性，电子稳定性控制系统12的电子控制单元14对一个或更多个车辆稳定性控制子系统产生一个或更多个输出信号。

具有ID标签39的各个轮胎38被安装在各个车轮25上。ID标签39包含关于各个轮胎38的静态特性的数据。例如，在ID标签39中包含的数据可包含制造商的标识号码、制造商的型号、制造商的序列号、静态滚动半径、轮胎尺寸、相关的车辆类型、侧壁到侧壁宽度、纵横比、结构类型、相关的车轮直径、负荷指数、额定速度、转弯刚度(cornering stiffness)、车轮惯性性能或关于各个轮胎38的静态特性的任何其它信息。优选地，ID标签39是RFID标签，并且可是以有源或无源RFID标签。

电子控制单元14在通信上与ID标签39耦合以接收静态轮胎数据。电子控制单元14被编程为至少部分基于由电子控制单元14从ID标签39接收的静态轮胎数据控制多个车辆稳定性控制子系统。

电子稳定性控制系统12包含被配置为检测各种车辆条件的多个传感器40。例如，传感器40可检测转向车轮角度、车辆横摆率、车辆速度、各单个车轮的转速、车辆横向加速度和车辆纵向加速度。即使道路中的障碍物的位置或其它车辆的位置也可通过这种先进的作为车辆雷达的传感器40被检测(可能希望基于例如期望的需要修改车辆稳定性控制子系统的控制以操纵车辆避开这些障碍物或其它车辆)。

电子控制单元14在通信上与多个传感器40耦合以接收由特定的传感器40检测的代表车辆条件的数据。电子控制单元14被编程为至少部分基于由电子控制单元14从多个传感器40接收的车辆条件数据控制多个车辆稳定性控制子系统。

电子稳定性控制系统12任选地包含例如中继器的机构42，以从传感器40中的一个或更多个接收车辆条件数据并将车辆条件数据重新发送给电子控制单元14。例如，机构42可以是硬接线的数据中继器、无线数据收发器或用于将车辆条件数据从传感器40传送给电子控制单元14的任何其它适当的器件。作为替代方案，传感器40和电子控制单元14可以处于直接(有线或无线)通信状态。

任选地，电子稳定性控制系统12可包含例如中继器的第二机构44，以从ID标签39中的一个或更多个接收静态轮胎数据并将静态轮胎数据重新发送给电子控制单元14。例如，机构42可以是硬接线的数据中继器、无线数据收发器或用于将静态轮胎数据从ID标签39传送给电子控制单元14的任何其它适当的器件。作为替代方案，ID标签39和电子控制单元14可以处于直接通信状态。

图2示出用于控制车辆的稳定性的方法110的流程图。例如，方法110可利用电子稳定性控制系统12以控制图1所示的车辆10。

方法110从功能块112开始，在该功能块112中，包含影响车辆在操作过程中的稳定性的车辆的各部件的车辆稳定性控制子系统被设置并被安装在车辆上。例如，车辆稳定性控制子系统可以是刹车系统、动力系系统、悬挂系统、转向系统或可操作以控制车辆的稳定性的任何其它车辆系统。

方法110然后前进到功能块114，在该功能块114中，用于控制车辆稳定性控制子系统的电子控制单元被设置并被安装在车辆上。

方法110然后前进到功能块116，在该功能块116中，具有ID标签的轮胎被设置并被安装在车辆上，该ID标签包含关于轮胎的至少一种静态特性的数据。

方法110然后前进到功能块118，在该功能块118中，具有ID标签的静态轮胎数据被发送。优选地，ID标签是RFID标签，并且数据通过在30～300kHz范围的无线通信被传送。

方法110然后前进到功能块120，在该功能块120中，静态轮胎数据被电子控制单元接收。例如，静态轮胎数据可以是制造商的标识号码、制造商的型号、制造商的序列号、静态滚动半径、轮胎尺寸、相关的车辆类型、侧壁到侧壁宽度、纵横比、结构类型、相关的车轮直径、负荷指数、额定速度、转弯刚度、车轮惯性性能或轮胎的任何其它适当的静态特性。

方法110然后前进到功能块122，在该功能块122中，被配置为检测至少一种车辆条件的至少一个传感器被设置并被安装在车辆上。例如，检测的车辆条件可以是转向车轮角度、车辆横摆率、车辆速度、各单个车轮的转速、车辆横向加速度、车辆纵向加速度或任何其它适当的车辆条件中的一种。

方法110然后前进到功能块124，在该功能块124中，传感器数据从传感器被转发给电子控制单元。

方法110然后前进到功能块126，在该功能块126中，由传感器检测的代表车辆条件的传感器数据被电子控制单元接收。

方法110然后在功能块128中结束，在该功能块128中，车辆稳定性子系统至少部分地基于由电子控制单元从ID标签接收的静态轮胎数据由电子控制单元控制。更特别地，电子控制单元基于从ID标签接收的静态轮胎数据修改其对于从传感器接收的数据的响应，使得由电子控制单元发送给车辆稳定性子系统的控制信号(响应从传感器接收的传感器数据)取决于安装在车辆上的轮胎的类型不同。

优选地，车辆的动力系的扭矩、车辆的刹车部件的作用力、由转向致动器控制的转向角或车辆悬挂系统的一些部件的条件中的至少一个被修改，以改进车辆的稳定性。例如，电子控制单元可通过产生车辆稳定性控制子系统对其响应的输出信号控制车辆稳定性控制子系统。

静态轮胎数据的一些其它的例子包含轮胎刚度，这是因为它与转弯、垂直力、横向力或纵向力(fore-aft force)有关。轮胎灵敏度也包含于静态轮胎数据范畴内。轮胎灵敏度是由于压力、温度和轮胎磨损导致的以上所列的轮胎性能和刚度的变化。该信息可与上述和下面所述的其它的感测的数据一起使用，以在车辆稳定性控制编程中更新影响轮胎性能并由此影响车辆性能的轮胎响应模型。

如上所述，本发明的一个实施例包含通过使用射频识别(RFID)获得轮胎信息的方法。轮胎具有柔性体、以较高的旋转速度移动、根据车辆悬挂移动移动并受冲击或振动影响。要被用于轮胎中的RFID标签应被配置为解释这些环境条件。RFID标签应避开车轮和轮胎金属增强件以避免干扰RF信号的伪射号(ghosting)。另外，RFID标签可被配置为耐受轮胎受到的包含雪、雨、泥和盐以及极端温度的恶劣环境。

如上所述，本发明的优选实施例的另一方面涉及对于车辆或车辆部件的静态轮胎信息传输。为了保持数据完整性，识别标签优选被永久固定到轮胎上。为了维持数据完整性，诸如电子控制单元或静态轮胎数据中继器的控制器单元可周期性地诸如每当车辆被接通时询问ID标签。由于轮胎是旋转体即不利于有线连接，因此优选存在射频连接以发送诸如与RFID标签系统一起使用的数据的数据。在一个实施例中，RFID标签可以是有源或自供电的ID标签。为了对ID标签和其它的通信设备供电，系统可使用电池。但是，在优选的实施例中，系统诸如通过RF功率传送和磁/电感应以无源的方式从车辆吸取电力。在一个实施例中，静态轮胎数据系统包含轮胎安装的环状天线和一个或更多个车辆安装的读取器。在该实施例中，数据通过使用约30～300kHz范围内的全球低频(LF)传送系统被发送。在这种情况下，优选的频率为约125kHz。这会提供用于静态轮胎数据的可靠的通信系统，并且是用于无源RFID的可靠的电流(current)传输系统。类似地，这种无线通信系统可望与传感器系统中的至少一些一起使用。

如上所述，电子稳定性控制(ESC)系统利用静态轮胎数据以及任选地利用其它的车辆条件信息以提供改进的车辆稳定性控制。同样，这些车辆条件的例子可包含但不限于：转向车轮角度、轮胎压力、轮胎温度、横摆率、车辆速度、横向转弯刚度、车轮惯性性能和动态轮胎尺寸以及可被用于更精确地测量和调整车辆稳定性控制的任何其它标准。

以下是转向操纵的例子，在该转向操纵中，包含根据本发明的一个实施例的稳定性控制系统的车辆可利用稳定性控制系统以提高操纵过程中的车辆稳定性。系统可最初监视诸如转向车轮角度的车辆条件以确定开始转向操纵之前驾驶员的意图。系统的传感器可特别检测车辆横摆率和横向加速度以评价车辆的动态行为。稳定性系统可然后通过刹车系统和/或动力系驱动扭矩调节车辆偏航力矩，致动车轮扭矩。增加的车辆横摆稳定性(即有限的侧滑角)降低车辆离开道路的可能并降低车辆倾翻的可能性。当车辆接近障碍物时，驾驶员可迅速改变方向，从而导致横摆力矩增大。当驾驶员返回到例如邻近的车道(例如初始车道)中时，这种动作导致横摆力矩反转。在这种操纵中，后轮可失去牵引，从而导致横摆力矩过冲。这可导致轮胎失去粘附力并且可引起过度转向。

本发明的优选实施例在诸如上述的车辆操纵中提供改善的车辆性能，例如，改善的稳定性控制。为了提高车辆性能，本发明的一个实施例设想实现静态轮胎数据信息的车辆动力方程以基于特定的车辆/轮胎特性修改稳定性控制编程。如背景技术所述，一些车辆能够对具有不同尺寸的轮胎操作(特定车辆上的各轮胎一般相同，但另外相同的车辆也可具有尺寸不同的轮胎)。例如，运动用车辆(SUV)有可能在轮胎尺寸和特性方面有明显的变化(例如，一般从16英寸到22英寸，有时达26英寸)。车辆在配备一组轮胎时与配备具有不同特性的另一组轮胎时相比表现不同。由于常规的系统通过使用固定的一组轮胎特性值编程，该组轮胎特性值一般基于制造商初始设备规格被选择，因此常规的稳定性控制系统不能总是在不同组的轮胎之间以最佳的方式操作。常规的稳定性控制系统不能识别轮胎特性的变化并且不能对不同轮胎的变化进行调整。在本发明的一个实施例中，稳定性控制系统基于轮胎特性的变化自动校准和调整。为了减轻粘附力损失和过度转向，可以通过使用一个或更多个车辆稳定性控制子系统施加校正动作以抵消横摆力矩过冲和/或校正过度转向。减轻具有一组轮胎(诸如较高的相对较窄的轮胎)的车辆的粘附力损失和过度转向所需要的校正动作的定时和大小甚至校正动作的类型将与具有不同的组的轮胎(诸如较短的相对较宽的轮胎)的相同操纵中的相同车辆所需要的校正动作的定时、大小或类型不同。根据本发明的优选实施例，电子控制单元被编程为根据由ID标签供给的数据修改校正动作的定时、大小或类型以适于安装在车辆上的轮胎的静态特性，以最大程度地减轻粘附力损失和过度转向。可采取的校正动作的例子是使悬挂部件变硬、施加横向差动刹车(differential braking)、在操纵中在较早时刻自动减小发动机(动力系/动力传动系)扭矩、调整转向角度等。

在本发明的一个实施例中，通过电子控制单元将来自RFID标签的静态轮胎数据与诸如车轮转速、车辆速度、线性化横摆率和侧滑速率的动态车辆特性结合。必须理解，车辆特性的值可通过电子稳定性控制系统12的电子控制单元14或任何其它适当的车辆单元中的编程被估计或建模。也就是说，电子控制单元14可以是专用的单独的电子模块，可以封闭地与其它的电子控制单元联网，或者可以作为诸如刹车系统电子控制单元或发动机电子控制单元的电子控制单元的子功能被实现。

并且，在一个方面中，本发明优选包含对控制稳定性控制激活的影响分析和对车辆侧滑估计的影响分析。车辆速度估计的分析优选是四轮速度测量的函数。例如，基于频率的测量可能被采取以获得各单个车轮的旋转速度。一种包含对于旋转速度的频率和对于线性速度的转换的分析需要滚动半径(R_wf、R_wr)。变量R_wf代表动态前轮胎半径，变量R_wr代表动态后轮胎半径。动态轮胎滚动半径可从轮胎滚动半径的标称静态值被调整。动态滚动半径优选在调整可接收的特定范围内。静态轮胎滚动半径是使得当存在明显的轮胎尺寸变化时能够调整稳定性控制响应的关键参数。以下的等式(Eq1)、(Eq2)和(Eq3)是能够被编入电子控制单元或其它的适当的车辆部件中以计算单个车轮转速或车辆速度的等式。在以下的等式中，WS是车轮转速，单位是rev/ms，这里，rev是转数，ms是毫秒，th是音轮(tone wheel)上的齿数，lp是处理回路的数量。WS₁是车轮转速，单位是m/s，这里，m是米，s是秒，R是与车辆有关的轮胎的静态滚动半径，单位是米。V是车辆速度，这里，∑WS₁是车辆的一个或更多个车轮的车轮转速的和，WN是速度被求和的车轮的总数。

WS＝rev/th×th/lp×lp/ms＝rev/ms (Eq1)

WS₁＝rev/ms×1000ms/s×2πR＝m/s (Eq2)

V＝∑WS₁/WN (Eq3)

计算的车轮转速以及由此计算的车辆速度将关于用于静态轮胎滚动半径的值变化。在本实施例中，稳定性控制系统的电子控制单元从安装在车辆上的各个轮胎的ID标签获得用于静态轮胎滚动半径的值，由此使用更新的静态轮胎数据以使得能够改善车轮转速和或车辆速度的计算并反过来提供改善的车辆稳定性控制。

虽然通过利用音轮的齿数说明了上面的等式(Eq1)、(Eq2)和(Eq3)以导出特定车轮的转速，但必须理解，可以以任何适当的方式，诸如通过利用位于轮胎中的动态加速计的脉冲边路检测的等式(未示出)，或者可以在其它适当的机构中导出转速。

本发明的一个实施例优选包含将来自RFID标签的轮胎数据与稳定性控制系统中的电子控制单元中的编程结合，并包含用于修改稳定性控制的车辆横摆率的分析。维持车辆的特定横摆率所需的控制可基于代表包含车辆速度(V)和转向车轮角度(δ)的动态车辆条件的数据的输入被计算。这些动态数据输入可被用于维持希望的横摆率。

在本发明的一个实施例中，电子控制单元中的编程优选包含从线性自行车模型发展的模型。在本领域中可以理解，自行车模型是四轮车辆被模型化为二轮车辆的模型化技术。

以下的等式(Eq4)是可被编入电子控制单元或其它的适当的车辆部件中以计算车辆横摆率的等式。在以下的等式中，R_lin是车辆横摆率，这里，V是车辆速度，诸如从上面的等式(Eq1)、(Eq2)和(Eq3)计算的车辆速度，L是前后轮胎之间的距离(轴距)，V_char是从一般负荷和轮胎转弯刚度的值计算的车辆特性的值，并且δ是车辆转向角度。

R_lin = \frac{V}{L \cdot (1 + \frac{V^{2}}{{V_{char}}^{2}})} δ - - - (Eq 4)

横摆率将关于用于静态轮胎转弯刚度的值改变。在本实施例中，稳定性控制系统的电子控制单元从各特定的轮胎的ID标签获得用于静态轮胎转弯刚度的值，由此使用更新的静态轮胎数据以使得能够改善横摆率的计算并反过来提供改善的车辆稳定性控制。

在本发明的优选实施例中，通过使用车辆侧滑估计的分析实现来自RFID标签的轮胎数据与稳定性系统的电子控制单元中的编程结合。这种估计是使用从线性自行车等式导出的微分方程的动态β估计。

是侧滑的变化速率。β是侧滑值。输入到等式的车辆特性的动态数据输入可包含：诸如上式(Eq4)使用的转向角的轮胎转向角度(δ)、诸如从上式(Eq1)、(Eq2)和(Eq3)计算的车辆速度(V)、和如从上式(Eq4)计算的横摆率(r)。与等式一起使用的一些车辆参数可包含总车辆质量(M)、转弯刚度-前轮胎(C_af)、转弯刚度-后轮胎(C_ar)、前轴到重心的距离(a)、后轴到重心的距离(b)。电子控制单元编程中的稳定性控制定律的侧滑期望值的计算优选是这种β估计。

\dot{β} = (\frac{C_{af} + C_{ar}}{MV}) \cdot β + (\frac{a C_{af} - b C_{ar} - m V^{2}}{M V^{2}}) \cdot r + (\frac{- C_{af}}{MV}) \cdot δ - - - (Eq 5)

从式(Eq5)可以看出，车辆的侧滑部分依赖于用于静态轮胎转弯刚度的值。在本实施例中，稳定性控制系统的电子控制单元从安装在车辆上的各轮胎的ID标签获得用于静态轮胎转弯刚度的值，由此使用更新的静态轮胎数据以使得能够改善侧滑的计算并反过来提供改善的车辆稳定性控制。

总之，上述估计在稳定性控制系统中的实现包含相对于常规的稳定性控制系统的操作的某些修改。这种修改的一个例子是将滚动半径参数实现为电子控制单元中的控制变量。滚动半径参数可被用于车辆速度估计校正。这种修改的另一例子是对激活参数实现横摆率模型。该参数可使用代表基于标称横向特性的车辆的特性速度的变量Vchar。横摆率模型可被用于改进线性化的横摆率估计以限定希望的车辆轨迹。与常规的稳定性控制系统相比，横摆率模型可被用于使稳定性控制系统的错误动作(activation)的可能性最小化。这种修改的另一例子是如上面讨论的那样实现侧滑β估计。转弯刚度参数调整可与侧滑估计一起使用。车辆侧滑也可被用于计算车轮滑动角度。例如，该计算可被用于适当地检测车道变化和调整稳定性控制。

不同类型的轮胎的安装可导致影响车辆稳定性控制系统的显著变化。在本发明的一个实施例中，静态轮胎数据从ID标签被传送给电子控制单元。静态轮胎数据可被用于修改稳定性控制子系统的控制。对于稳定性控制的修改可包含一些动态参数值计算，诸如车轮转速或车辆速度估计、用于稳定性控制激活的横摆率建模和车辆侧滑估计。另外，车轮惯性性能也可被用作影响稳定性控制系统修改的参数。例如，随着轮胎尺寸的值增加，系统可计算增加的惯性作为确定稳定性控制系统如何解释增加的轮胎尺寸时的又一因素。特别地，轮胎尺寸的旋转惯性可影响车轮惯性(轮缘和轮胎)计算。与系统模型采用一个标称轮胎尺寸和结构用于对电子稳定性控制系统的响应进行编程的以前的稳定性控制方法相比，使用这种轮胎信息可导致改进的稳定性控制。尽管轮胎变化，但本发明的优选实施例的稳定性控制提供一致的稳定性性能，而不损害可能由于轮胎变化出现的希望的性能。因此，稳定性控制系统可被修改为解释静态轮胎特性的各种变化。注意，可以期望，如果当尺寸与车辆的其它轮胎不同的备用轮胎(例如，所谓的“空间节省(space saver)”轮胎)被安装以代替另一轮胎时车辆被提供了该备用轮胎，那么优选本发明的优选实施例的电子稳定性控制系统将读取备用轮胎的ID标签，注意，轮胎特性的变化已出现，并且，对于车辆的驾驶员不需要采取任何其它的动作的情况下，自动改变对于传感器数据的控制响应，以解释轮胎特性的变化。注意，车辆可能必须被驾驶较短的距离以使新安装的轮胎或多个轮胎旋转到它们的ID标签可被读取的位置。

尽管轮胎上的ID标签在上面被描述为优选地为RFID标签，但应理解，任何适当的类型的ID标签可被使用。例如，也可设想ID标签可以是诸如条形码的光学标签，并且轮胎上的ID标签上的信息可被光学条形码读取器扫描。还应理解，虽然来自轮胎上的ID标签的数据被描述为直接或通过诸如第二机构(中继器)44的收发器被自动传送给电子稳定性控制系统，但来自轮胎上的ID标签的数据可以以另外的方式被传送。例如，如果ID标签是条形码，那么条形码读取器可与车辆连接(永久地或检修时暂时地)，并且来自条形码的数据可与安装位置信息一起被传送给电子稳定性控制系统，使得当新的轮胎被安装在车辆上时，编程可被改变。事实上，ID标签还可望以被塑(mold)到轮胎中的纯文本(plain text)信息的形式被设置，当轮胎被安装时，通过使用键盘或类似的接口设备键入该纯文本信息，该信息被提供给电子稳定性控制系统，以允许驾驶员或检修人员将该信息与轮胎安装位置信息一起传送给电子稳定性控制系统。

虽然关于特定的实施例解释和示出了本发明的操作的原理和模式，但必须理解，在不背离其精神或范围的条件下，本发明可以以具体解释和示出的方式以外的方式被实施。

Claims

1.一种用于控制车辆的稳定性的系统，包括：

包含影响车辆在操作过程中的稳定性的车辆的部件的车辆稳定性控制子系统；

具有包含关于所述轮胎的至少一个静态特性的数据的ID标签的轮胎；和

在通信上与所述ID标签耦合以接收在所述ID标签中包含的数据的电子控制单元，所述电子控制单元被编程为至少部分基于由所述电子控制单元从所述ID标签接收的数据控制所述车辆稳定性控制子系统。

2.根据权利要求1的系统，其中，所述电子控制单元被编程为至少部分基于由所述电子控制单元从所述ID标签接收的数据计算车轮转速、车辆速度、横摆率和侧滑中的至少一个，所述电子控制单元被编程为至少部分基于由所述电子控制单元基于所述电子控制单元从所述ID标签接收的数据进行的计算控制所述车辆稳定性控制子系统。

3.根据权利要求2的系统，其中，电子控制单元被编程为至少利用以下等式：

WS＝rev/th×th/lp×lp/ms＝rev/ms；

WS₁＝rev/ms×1000ms/s×2πR＝m/s；

V＝∑WS₁/WN；

R_lin = \frac{V}{L \cdot (1 + \frac{V^{2}}{{V_{char}}^{2}})} δ;

\dot{β} = (\frac{C_{af} + C_{ar}}{MV}) \cdot β + (\frac{a C_{af} - b C_{ar} - m V^{2}}{M V^{2}}) \cdot r + (\frac{- C_{af}}{MV}) \cdot δ

其中，

WS是车轮转速，单位是rev/ms；

rev是转数；

th是音轮上的齿数；

lp是处理回路的数量；

ms是毫秒；

WS₁是车轮转速，单位是m/s；

s是秒；

m是米；

R是与车辆有关的轮胎的静态滚动半径，单位是米；

V是车辆速度，单位是米每秒；

∑WS₁是多个车轮的车轮转速的和；

WN是在所述多个车轮中包含的车轮的总数；

R_lin是车辆横摆率；

L是前后轮胎之间的距离：

V_char是从一般负荷和轮胎转弯刚度的值计算的车辆特性的值；

δ是转向角度；

是侧滑的变化速率；

c_af是转弯刚度-前轮胎

C_ar是转弯刚度-后轮胎；

M是车辆质量；

β是侧滑值；

a是前轴到重心的距离；

b后轴到重心的距离；

r是横摆率。

4.根据权利要求1的系统，其中，所述车辆稳定性控制子系统包含车辆的刹车部件、车辆动力系部件、转向致动器和悬挂致动器中的至少一个。

5.根据权利要求1的系统，还包括被配置为检测至少一个车辆条件的至少一个传感器，其中，所述电子控制单元在通信上与所述传感器耦合以接收由所述传感器检测的代表车辆条件的数据，所述电子控制单元被编程为至少部分基于由所述电子控制单元从所述传感器接收的数据控制所述车辆稳定性控制子系统。

6.根据权利要求5的系统，其中，车辆条件是转向车轮角度、车辆横摆率、纵向车辆加速度、横向车辆加速度、车轮转速和车辆速度中的一个。

7.根据权利要求1的系统，还包括将传感器数据传送给所述电子控制单元控制器的机构。

8.根据权利要求1的系统，其中，所述电子控制单元通过产生输出信号控制所述车辆稳定性控制子系统，所述车辆稳定性控制子系统响应所述输出信号。

9.根据权利要求1的系统，其中，在所述ID标签中包含的数据包含静态滚动半径、轮胎尺寸、侧壁到侧壁宽度、纵横比、结构类型、相关的车轮直径、负荷指数、额定速度、转弯刚度和轮胎惯性性能中的至少一个。

10.根据权利要求1的系统，其中，所述ID标签是RFID标签。

11.根据权利要求10的系统，其中，所述RFID标签是无源RFID标签。

12.根据权利要求10的系统，其中，所述RFID标签是有源RFID标签。

13.根据权利要求10的系统，还包括与所述RFID连接的环状天线，所述环状天线被设置在轮胎的内周周围。

14.根据权利要求10的系统，其中，所述RFID标签在约30至约300kHz的频率范围内操作。

15.根据权利要求14的系统，其中，所述RFID标签在125kHz的频率下操作。

16.根据权利要求1的系统，其中，在所述ID标签中包含的数据包含静态滚动半径和静态转弯刚度中的至少一个。

17.一种用于控制车辆的稳定性的方法，包括：

a.设置包含影响车辆在操作过程中的稳定性的车辆的部件的车辆稳定性控制子系统；

b.设置用于控制车辆稳定性控制子系统的电子控制单元；

c.设置具有包含关于轮胎的至少一个静态特性的数据的ID标签的轮胎；

d.通过电子控制单元接收静态轮胎数据；和

e.通过电子控制单元至少部分基于由电子控制单元接收的静态轮胎数据控制车辆稳定性子系统。

18.根据权利要求1的方法，还包括以下步骤：

f.至少部分基于由所述电子控制单元从所述ID标签接收的数据计算车轮转速、车辆速度、横摆率和侧滑中的至少一个；

其中，步骤e.中的控制至少部分基于由所述电子控制单元基于由电子控制单元接收的静态轮胎数据进行的计算。

19.根据权利要求18的方法，其中，步骤f.中的计算利用以下等式中的至少一个：

WS＝rev/th×th/lp×lp/ms＝rev/ms；

WS₁＝rev/ms×1000ms/s×2πR＝m/s；

V＝∑WS₁/WN；

R_lin = \frac{V}{L \cdot (1 + \frac{V^{2}}{{V_{char}}^{2}})} δ;

\dot{β} = (\frac{C_{af} + C_{ar}}{MV}) \cdot β + (\frac{a C_{af} - b C_{ar} - m V^{2}}{M V^{2}}) \cdot r + (\frac{- C_{af}}{MV}) \cdot δ

其中，

WS是车轮转速，单位是rev/ms；

rev是转数；

th是音轮上的齿数；

lp是处理回路的数量；

ms是毫秒；

WS₁是车轮转速，单位是m/s；

s是秒；

m是米；

R是与车辆有关的轮胎的静态滚动半径，单位是米；

V是车辆速度，单位是米每秒；

∑WS₁是多个车轮的车轮转速的和；

WN是在所述多个车轮中包含的车轮的总数；

R_lin是车辆横摆率；

L是前后轮胎之间的距离；

δ是转向角度；

是侧滑的变化速率；

C_af是转弯刚度-前轮胎

C_ar是转弯刚度-后轮胎；

M是车辆质量；

β是侧滑值；

a是前轴到重心的距离；

b后轴到重心的距离；

r是横摆率。

20.根据权利要求17的方法，其中，步骤e.中的控制包含车辆的动力系的扭矩的控制、车辆的刹车部件的作用力的控制、转向致动器的致动、和悬挂致动器的致动的控制中的至少之一。

21.根据权利要求17的方法，还包括以下步骤：

g.设置被配置为检测至少一种车辆条件的至少一个传感器；和

h.通过电子控制单元接收在步骤g.中检测的代表车辆条件的传感器数据；并且

其中，步骤e中的控制包含通过电子控制单元至少部分基于由电子控制单元接收的传感器数据控制车辆稳定性子系统。

22.根据权利要求21的方法，其中，在步骤g.中检测的车辆条件是动态轮胎滚动半径、横向转弯刚度、车轮惯性值、动态轮胎滚动半径、横向转弯刚度、车轮惯性值、转向车轮角度、车辆横摆率和车辆速度中的一个。

23.根据权利要求21的方法，还包括以下步骤：

i.将传感器数据从传感器转发给电子控制单元。

24.根据权利要求17的方法，其中，步骤e.中的控制包含通过电子控制单元产生输出信号和通过车辆稳定性控制子系统响应所述输出信号。

25.根据权利要求17的方法，还包括以下步骤：

j.在步骤d.之前，通过ID标签传送静态轮胎数据，所述ID标签为RFID标签。

26.根据权利要求17的方法，其中，在步骤d.中接收的静态轮胎数据包含静态滚动半径、轮胎尺寸、侧壁到侧壁宽度、纵横比、结构类型、相关的车轮直径、负荷指数、额定速度、转弯刚度和轮胎惯性性能中的至少一个。