CN101238016B - 用于控制陆地交通工具的行驶状态的方法和系统 - Google Patents

用于控制陆地交通工具的行驶状态的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于控制陆地交通工具的行驶状态的方法和系统。本发明的特征在于：当同时检测到转向不足和转向过度的行驶状态时，同时执行用于产生消除行驶的转向不足状态的制动力和/或驱动力的措施以及用于控制消除行驶的转向过度状态的制动力和/或驱动力的措施。

Description

用于控制陆地交通工具的行驶状态的方法和系统
技术领域
本发明总体上涉及用于控制陆地车辆的驾驶状态的方法和系统。 
背景技术
陆地车辆通常配备有使得在不需要驾驶员共同操作的情况下能够控制陆地车辆的驾驶状态的系统。例如，这种系统包括用于动态稳定性控制、牵引性能控制、防锁制动以及类似控制的系统。 
例如，使用这种系统是为了补偿陆地车辆拐弯时的转向不足。转向不足或转向不足的驾驶状态应特别被理解为指：例如，由于速度过高，陆地车辆偏离驾驶员预定的拐弯半径，在车轮彻底锁住的情况下滑向拐弯的外边缘；当转向不足的车辆在拐弯的外边缘的方向上通过前轴移动时，前轴错位程度比后轴大，并且陆地车辆给出将要向前直线行使的印象。 
为了补偿转向不足，公知的是以一种受控方式制动在拐弯内侧的后轮，优选制动除拐弯外侧的前轮之外的所有车轮。这些措施消除了转向不足的驾驶状态，特别是因为降低了车辆速度，因此陆地车辆可以返回到驾驶员期望的拐弯半径。在该过程中，在拐弯外侧的前轮没有被制动，使得这个车轮保持最佳可能的侧向导向。对拐弯外侧的前轮的制动更可能会加剧转向不足。在前轮驱动的陆地车辆的情况下，可以通过减小被驱动的前轮处的驱动扭矩来额外地消除转向不足。 
也使用控制驾驶状态的系统以便补偿陆地车辆拐弯时的转向过度。转向过度或转向过度驾驶状态特别应被理解为指：当拐弯时，车辆的后部在拐弯的外边缘方向上移动，拐弯时后轴错位程度比前轴大，并且车辆趋于朝向拐弯的内侧，具有作用在陆地车辆上的在拐弯内侧方向上的指向车辆的垂直轴的横摆力矩。 
公知的是，制动在拐弯外侧的前轮以便消除转向过度。在后轮驱动车 辆的情况下，可以通过额外地执行减小在被驱动的后轮上的驱动力来补偿转向过度。 
在特定的情况下，在执行用于补偿转向不足的措施的同时可能发生转向过度。在这种情况下，通常终止用于转向不足补偿的措施，使得这些措施不会加剧转向过度，并开始消除转向过度的措施。 
这个过程的一个缺点在于，陆地车辆整体上没有进入期望的驾驶状态，并且更可能会出现不可控制的驾驶状态。 
发明目的 
本发明的目的是为了提供对陆地车辆转向不足和转向过度时的驾驶状态改进的控制。 
发明内容
本发明提供了一种根据独立权利要求所述的方法和系统，以便实现上述目的。 
在根据本发明的方法中，通过用于补偿陆地车辆拐弯时转向不足的驾驶状态的第一控制方法，以受控的方式产生作用在陆地车辆的车轮上的制动力和/或驱动力，这些消除了实际存在的转向不足的驾驶状态，并且通过用于补偿陆地车辆拐弯时转向过度的驾驶状态的第二控制方法，以受控的方式产生作用在陆地车辆的车轮上的制动力和/或驱动扭矩，这些消除了实际存在的转向过度的驾驶状态。在根据本发明的方法中，特别是在转向不足的驾驶状态和转向过度的驾驶状态同时存在时同时执行所述第一控制方法和所述第二控制方法。 
所述第一控制方法优选地包括步骤：受控地制动陆地车辆的至少一个在拐弯内侧的车轮，特别是在拐弯内侧的后轮。 
通过第一控制方法以受控的方式额外地制动陆地车辆的至少外侧后轮，而拐弯外侧的前轮未被制动。 
也可以通过第一控制方法以受控的方式减小作用在至少一个受驱动的前轮上的驱动力。 
所述第二控制方法优选地包括步骤：受控地制动陆地车辆的在拐弯外 侧的前轮。 
第二控制方法也可以以受控的方式减小作用在陆地车辆的至少一个受驱动的后轮上的驱动力。可选地，通过第二控制方法增加作用在陆地车辆的至少一个受驱动的车轮上的驱动力。 
当存在或达到用于转向不足的驾驶状态的预定的第一极限值时，优选地执行所述第一控制方法。 
陆地车辆拐弯时的实际拐弯半径与陆地车辆的驾驶员预定的期望拐弯半径的预定偏差可以用作第一极限值。 
还优选的是，当存在或达到为转向过度的驾驶状态预定的第二极限值时执行所述第二控制方法。 
陆地车辆围绕其垂直轴的预定的横摆力矩可以被用作所述第二极限值。 
根据本发明的用于控制陆地车辆的驾驶状态的系统包括：控制单元和连接到控制单元的传感器结构，利用所述传感器结构可以建立或检测陆地车辆的转向不足和转向过度的驾驶状态，并且可以根据驾驶状态向控制单元发出信号，所述信号指示是否存在转向不足的驾驶状态和/或转向过度的驾驶状态。 
根据本发明的系统的控制单元特别地被设计成：响应指示转向不足的驾驶状态的传感器结构的信号产生用于制动系统和/或陆地车辆的对陆地车辆的车轮提供(例如，产生、传输和/或控制)驱动力的部件的第一控制信号，将这些信号带到操作状态中，从而消除实际存在的转向不足的驾驶状态；以及响应指示陆地车辆转向过度的驾驶状态的传感器结构的信号，产生用于制动系统和/或对陆地车辆的车轮提供驱动力的部件的第二控制信号，将这些信号带到操作状态中，从而消除实际存在的转向过度的驾驶状态。 
此外，如果传感器结构发出指示同时存在转向不足的驾驶状态和转向过度的驾驶状态的信号，则控制单元可同时产生第一控制信号和第二控制信号。 
这里和下文中，术语“适于”应被理解为表示控制单元至少在结构上被设计成用以提供各指定的技术功能特征。此外，控制单元也可以被编程， 以便提供各指定的技术功能特征，例如，使用软件代码或计算机程序。因此，通过对应的硬件结构(例如，ASIC)来提供控制单元的功能。控制单元也可以被设计成使得该控制单元具有硬件结构，所述硬件结构通常可使用并结合对应的编程(例如，永久执行的软件代码、设置在计算机可读取的存储介质上的计算机程序，用于操作可下载的软件代码或计算机程序)提供控制单元的技术功能特征。 
为了指示制动系统以受控的方式制动陆地车辆的至少一个在拐弯内侧的车轮，优选地制动拐弯内侧的后轮，控制单元可以优选地产生由第一控制信号构成的控制信号。 
为了以受控的方式制动陆地车辆的在拐弯外侧的后轮，并由此防止制动外侧前轮，控制单元还可以产生由用于制动系统的第一控制信号构成的控制信号。 
控制单元可以被设计成产生用于为陆地车辆的车轮提供驱动力的部件中的至少一个的由第一控制信号构成的控制信号，以便以受控方式减小作用在至少一个受驱动的前轮上的驱动力。 
为了以受控的方式制动陆地车辆的在拐弯外侧的前轮，控制单元可以产生第二控制信号，使得第二控制信号包括用于制动系统的控制信号。 
为了以受控的方式减小陆地车辆的至少一个受驱动的后轮处的驱动力，或者为了以受控的方式增加陆地车辆的至少一个受驱动的车轮处的驱动扭矩，控制单元可以产生用于提供驱动力的部件中的至少一个的由第二控制信号构成的控制信号。 
控制单元优选地被设计成当存在或达到上述第一极限值和第二极限值中的至少一个时产生第一控制信号和第二控制信号。 
附图说明
优选实施例的以下说明参照附图，其中： 
图1是根据本发明的系统的优选实施例和与所述系统一起使用的陆地车辆的部件的示意图；和 
图2到图11是为了说明本发明的优选实施例的示意图。 
优选实施方式 
图1示出了用于控制陆地车辆的驾驶状态的系统的优选实施例。所述系统包括控制单元ECU和传感器结构(未作标记)，所述传感器结构包括传感器单元2、4和6。 
可以包括一个或多个传感器的传感器单元2用于检测驾驶员拐弯的预定拐弯半径。例如，传感器单元2可以检测方向盘(未示出)的位置、转向杆系(未示出)的位置和/或已转向的车轮的位置。 
可以包括一个或多个传感器的传感器单元4用于检测拐弯时实际存在的拐弯半径。例如，在任何情况下ABS控制所必需的车轮速度传感器可以用于这个目的。在这方面，增大了拐弯内侧的车轮和拐弯外侧的车轮之间的车轮速度差。 
可以包括一个或多个传感器的传感器单元6用于检测围绕陆地车辆的垂直轴作用在陆地车辆上的横摆力(yawing force)。例如，传感器单元6可以包括横摆力矩传感器。 
由传感器单元2、4和6发出且表示在各种情况下检测的所述传感器单元所测量的量的信号通过硬线(hard-wire)和/或无线信号路径8、10和12传输到控制单元ECU。 
用于控制陆地车辆的驾驶状态的控制单元ECU的信号通过硬线和/或无线信号路径14和16传输。 
为控制单元ECU的第一控制信号提供信号路径14，以便控制陆地车辆的制动系统。如果设置的话，可以为制动系统的控制单元(未示出)提供第一控制信号，所述制动系统因此响应于这些第一控制信号控制另外的部件，特别是制动系统的阀结构。如果控制单元ECU至少部分地控制制动系统，则可以通过第一控制信号至少部分地直接控制制动系统(例如，制动系统的阀结构)。 
信号路径16用于传输第二控制信号。通过第二控制信号，可以由控制单元ECU控制陆地车辆的部件AM，所述部件AM为车辆车轮提供(例如，产生、传输、控制)驱动力。例如，这种部件包括车辆电动机、齿轮单元、离合器、发动机管理系统、以及在四轮驱动的陆地车辆的情况下将驱动力分配到前轮和后轮的部件。 
在下面作为基础的制动系统的液压连接20、22、24、26和控制单元18示出在图1中。为了使得制动压力能够在车轮中建立和减小，可以通过液压连接20、22、24和26将液压流体提供给与车辆车轮Rlv、Rrv、Rlh和Rrh相关的车轮制动器(未示出)以及从所述车轮制动器去除液压流体。 
通过传感器单元2、4和6检测当时实际存在的陆地车辆的驾驶状态。如果拐弯时检测到转向不足和/或转向过度的驾驶状态，则通过控制单元ECU控制提供驱动力的至少一个部件和/或制动系统，以便消除转向不足、转向过度或者这两种驾驶状态。 
下面说明控制这种驾驶状态的优选实施例。图2所示的实施例适于前轮驱动车辆、后轮驱动车辆或四轮驱动车辆使用。在图3所示的实施例中以前轮驱动车辆作为基础。在图4和图5所示的实施例中以后轮驱动车辆作为基础。在图6、图7和图8所示的实施例中以后轮驱动车辆作为基础，其中通过减小车辆车轮处的驱动力在这里可能部分地发生转向过度的驾驶状态。在图9、图10和图11所示的实施例中类似地以后轮驱动车辆作为基础，其中这里在转向过度的驾驶状态下通过增加驱动力可以额外地补偿转向过度的驾驶状态。 
所有情况下的基础都是向前移动的陆地车辆向左拐弯，相关的描述相应地适用于在相反方向上拐弯的车辆。 
在图中向上指的箭头表示制动力或驱动力增加。图中向下指的箭头表示制动力或驱动力减小。 
如果根据图2的实施例在车辆向左拐弯的情况下建立转向不足，则通过控制单元ECU在拐弯内侧的前轮Rlv处、在拐弯内侧的后轮Rlh处和在拐弯外侧的后轮Rrh处产生制动力Blv、Blh和Brh，其中所述控制单元ECU以受控的方式强迫制动这些车轮，使得消除转向不足的力作用在陆地车辆上。 
如果在控制制动系统来补偿转向不足的驾驶状态时导致产生转向过度，则通过控制单元ECU在拐弯外侧的前轮Rrv处产生制动力Brv，其中所述控制单元ECU迫使造成消除转向过度的驱动力作用在陆地车辆上。 
与前面的终止补偿转向不足的措施并随后只执行补偿转向过度的措施的过程相反，本发明能够连续地执行补偿转向不足的措施，特别是减小车辆速度，即，独立地执行补偿转向过度的措施。 
在图2所示的实施例中以及下面所述的实施例中，其中当补偿转向过度和转向不足的驾驶状态时以受控的方式制动拐弯外侧的前轮，车辆通过额外制动的车轮而进一步减速，从而可以表现出对于转向不足的驾驶状态的附加的补偿。 
图3所示的实施例与图2所示的实施例的区别在于，除了产生用于补偿转向不足的制动力之外，减小了作用在已驱动的前轮Rlv和Rrv上的驱动力Alv和Arv，用于转向不足的补偿。 
在图4所示的实施例中，如参照图2所述进行转向不足的补偿。为了补偿转向过度的驾驶状态(在转向不足的同时发生)，如向下指的箭头所示减小作用在后轮Rlh和Rrh上的驱动力Alh和Alrh。 
在图5所示的实施例中，如参照图2所述补偿转向不足的驾驶状态。为了补偿转向过度，在这个实施例中，如参照图2所说明，产生作用在拐弯外侧的前轮Rrv上的制动力Brv，如参照图4所说明，减小作用在后轮Rlh和Rrh上的驱动力Alh和Arh。此制动力的产生和驱动力的减小可以同时或接连开始。 
在图6所示的实施例中，为了补偿转向不足的驾驶状态，如参照图3所说明，减小在前轮Rlv和Rrv处的驱动力Alv和Arv。为了补偿转向过度，在这个实施例中，如参照图4所说明，减小作用在后轮Rlh和Rrh上的驱动力Alh和Arh。 
图7所示的实施例与参照图3所说明的实施例的区别在于，通过减小作用在后轮Rlh和Rrh上的驱动力Alh和Arh来补偿转向过度。 
图8所示的实施例采用参照图3和图7所说明的对转向不足的驾驶状态的补偿和参照图5所说明的对转向过度的驾驶状态的补偿。 
与上述实施例相反，在图9、图10和图11所示的实施例中，通过控制作用在车辆车轮上的驱动力而采用增加驱动力来对转向过度的驾驶状态进行补偿。 
为了补偿转向不足的驾驶状态，在图9所示的实施例中，采用参照图2所说明的制动力的产生，在图10所示的实施例中，采用参照图6所说明的驱动力的减小，以及在图11所示的实施例中，采用参照图3所说明的制动 力的增加和驱动力的减小。 
在图9、图10和图11的实施例中，通过在拐弯外侧的前轮Rrv处产生制动力Brv以及在至少一个受驱动的车轮处增加驱动力来补偿转向过度的驾驶状态。在这方面，在增加驱动力之前开始制动力的产生，这以相反的次序执行或者同时开始这两项措施。 

Claims (22)

1.一种用于控制陆地车辆的驾驶状态的方法，包括步骤：
-用于陆地车辆拐弯时转向不足的驾驶状态的第一控制方法，当存在转向不足的驾驶状态时，所述第一控制方法以受控的方式产生作用在陆地车辆的车轮上的制动力和/或驱动力，这些力消除了转向不足的驾驶状态；以及
-用于陆地车辆拐弯时转向过度的驾驶状态的第二控制方法，当存在转向过度的驾驶状态时，所述第二控制方法以受控的方式产生作用在陆地车辆的车轮上的制动力和/或驱动力，这些力消除了转向过度的驾驶状态，其中
-当转向不足的驾驶状态和转向过度的驾驶状态同时存在时，同时执行所述第一控制方法和所述第二控制方法，其中，在这种情况下，所述第一控制方法和所述第二控制方法以受控的方式产生制动力，所述制动力作用在拐弯内侧的前轮、拐弯内侧的后轮、拐弯外侧的前轮和拐弯外侧的后轮上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一控制方法包括步骤：
受控地制动陆地车辆的在拐弯内侧的至少一个车轮。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一控制方法包括步骤：
受控地制动陆地车辆的在拐弯外侧的后轮。
4.根据前述权利要求中的一个权利要求所述的方法，其中，所述第一控制方法包括步骤：
受控地减小至少一个受驱动的前轮处的驱动力矩。
5.根据前述权利要求中的一个权利要求所述的方法，其中，所述第二控制方法包括步骤：
受控地制动陆地车辆的在拐弯外侧的前轮。
6.根据权利要求1-5中的一个权利要求所述的方法，其中，所述第二控制方法包括步骤：
受控地减小至少一个受驱动的后轮处的驱动力。
7.根据权利要求1-5中的一个权利要求所述的方法，其中，所述第二控制方法包括步骤：
受控地增加至少一个受驱动的车轮处的驱动力。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当存在用于转向不足的驾驶状态的第一极限值时执行所述第一控制方法。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一极限值表示陆地车辆拐弯时实际存在的拐弯半径与陆地车辆的驾驶员预定的拐弯半径的偏差。
10.根据前述权利要求中的一个权利要求所述的方法，其中，当存在用于转向过度的驾驶状态的第二极限值时执行所述第二控制方法。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第二极限值表示陆地车辆围绕其垂直轴的预定的横摆力矩。
12.一种用于控制陆地车辆的驾驶状态的系统，包括：
-控制单元(ECU)；和
-传感器结构，所述传感器结构连接到控制单元(ECU)，用于检测陆地车辆的转向不足和转向过度的驾驶状态，并且用于向控制单元发出信号，所述信号指示转向不足的驾驶状态和/或转向过度的驾驶状态，其中
-所述控制单元(ECU)被设计成：
-响应指示转向不足的驾驶状态的所述传感器结构的信号，产生用于制动系统和/或陆地车辆的对陆地车辆的车轮提供驱动力的部件的第一控制信号，以便控制所述制动系统和/或所述部件使得该制动系统和该部件消除转向不足的驾驶状态；
-响应指示转向过度的驾驶状态的所述传感器结构的信号，产生用于所述制动系统和/或陆地车辆的对陆地车辆的车轮提供驱动力的部件的第二控制信号，以便操作所述制动系统和/或所述部件使得该制动系统和该部件消除转向过度的驾驶状态；以及
-如果所述传感器结构的信号指示同时存在转向不足的驾驶状态和转向过度的驾驶状态，则同时产生所述第一控制信号和所述第二控制信号，在这种情况下，以受控的方式制动拐弯内侧的前轮、拐弯内侧的后轮、拐弯外侧的前轮和拐弯外侧的后轮。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，为了以受控的方式制动陆地车辆的在拐弯内侧的至少一个车轮，所述控制单元(ECU)被设计成产生由所述第一控制信号构成的控制信号。
14.根据权利要求12或13所述的系统，其中，为了以受控的方式制动陆地车辆的在拐弯外侧的后轮，所述控制单元(ECU)被设计成产生由所述第一控制信号构成的控制信号。
15.根据权利要求12至14中的一个权利要求所述的系统，其中，为了以受控的方式减小陆地车辆的至少一个受驱动的前轮处的驱动力，所述控制单元(ECU)被设计成产生用于为陆地车辆的车轮提供驱动力的部件中的至少一个的控制信号，所述控制信号由所述第一控制信号构成。
16.根据权利要求12至15中的一个权利要求所述的系统，其中，为了以受控的方式制动陆地车辆的在拐弯外侧的前轮，所述控制单元(ECU)被设计成产生由所述第二控制信号构成的控制信号。
17.根据权利要求12至16中的一个权利要求所述的系统，其中，为了以受控的方式减小陆地车辆的至少一个受驱动的后轮处的驱动力，所述控制单元(ECU)被设计成产生用于为陆地车辆的车轮提供驱动力的部件中的至少一个的控制信号，所述控制信号由所述第二控制信号构成。
18.根据权利要求12至16中的一个权利要求所述的系统，其中，为了以受控的方式增加陆地车辆的至少一个受驱动的车轮处的驱动力，所述控制单元(ECU)被设计成产生用于为陆地车辆的车轮提供驱动力的部件中的至少一个的控制信号，所述控制信号由所述第二控制信号构成。
19.根据权利要求12至18中的一个权利要求所述的系统，其中，所述传感器结构被设计成，当存在用于转向不足的驾驶状态的预定的第一极限值时发出指示陆地车辆的转向不足的驾驶状态的信号。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述第一极限值表示陆地车辆拐弯时实际存在的拐弯半径与陆地车辆的驾驶员预定的拐弯半径的预定偏差。
21.根据权利要求12至20中的一个权利要求所述的系统，其中，所述传感器结构被设计成，当存在用于转向过度的驾驶状态的预定的第二极限值时发出指示陆地车辆的转向过度的驾驶状态的信号。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述第二极限值表示陆地车辆围绕其垂直轴的预定的横摆力矩。
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