CN101553377B - 提高车辆牵引力的控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆控制设备，包括：基于与车辆正于其上行驶的道路相关的参数产生各种控制模式的装置(10，20，30)，所述参数如车轮转速、偏航速率、横向加速度和纵向加速度、驾驶者施加到制动控制器上的压力、以及驾驶者从对应于不同类型的道路和地形以及不同的车辆行驶状况的各种预设的路况中选出的车辆路况模式，用于评估车辆路况的评估装置，所述评估装置被设定成能够从各种控制模式中确定最适宜的控制模式，所述各种控制模式可以由所述设备产生，并作为评估出的车辆路况或者驾驶者选择的路况模式的函数。

Description

提高车辆牵引力的控制设备
技术领域
本发明涉及提高机动车辆在具有不同特性的道路或者地形上行驶以及在不同路况下的牵引力的设备。
本发明尤其但并不限于涉及一种用于控制具有两个驱动轮(4x2)的车辆的设备。
背景技术
所述涉及到的路况为在具有以下情况的道路上或地形上前进或倒车，包括：
-泥泞路段、草地、车辙路面、沼泽地(全地形驾驶)，
-沙地，
-雪地或冰面，
以及各种各样的斜坡。
在这些路况中，使用在车辆上的所述系统为：
-4x4驱动(四个驱动轮)
-或4x2车辆(两个驱动轮)上的特定设备：基准防滑或限滑差速器。
防滑设备，也由缩写ASR(防滑控制系统)表示，意在提高机动车辆在各种类型的地形上的行驶牵引力。
这些设备潜在地可用于任何配备有动态路径控制系统也称作ESP(汽车电子稳定系统)的两驱动轮4x2或四驱动轮4x4的车辆上，并且使得显著改善车辆的牵引性能成为可能。
ESP提供各种性能，诸如：
-CDC偏航控制；
-防抱死系统(ABS)，
-防滑设备(ASR)；
-以及驾驶车辆的其他安全性能。
下面对这些设备的局限性进行说明：
关于4x2型车辆：
-限滑差速器：该系统通过其操作模式在某些条件下产生对差动的阻止，这使得车轮的转速保持一致。这样，在适度的左/右抓地力差值下(例如，一边是湿的草地，另一边是土路)，牵引力将略微提高。然而，特别是，在更为显著的左/右抓地力差值或者抓地力的同质性较低的情况下，性能上存在局限性。
传统的ASR：自从其出现在车辆上以来，ASR已臻完善，这使得其常规性能已经不断得以提高。所述ASR系统，通过对发动机转矩(AMR)的限制以及制动压力的分配(BASR)来限制车轮的滑动。然而，由于在该系统的改进中需要处理许多的折衷方案，特别是处理例如冰面/雪地和泥泞地驾驶之间的兼容性问题，传统ASRs目前的性能在全路况驾驶条件下仍然非常受限制。
关于4x4型车辆：
具有或多或少改进了的AV/AR变速箱的4x4型车辆有很多种类型。该系统在牵引力方面的性能显著优于上面提供的方案。这些方案的主要缺点有：非常显著地增加的成本、显著地增加的车辆重量、它们在发展和完善方面的复杂性、以及将它们整合进小型和中型车辆中的几何上的困难。
发明内容
为了弥补现有技术中用于提高车辆牵引力的所述设备的不足，本发明提供：
一种车辆控制设备，尤其是用于在道路上或地形上行驶的具有两个驱动轮的车辆上的车辆控制设备，意在限定车辆的发动机转矩和车轮制动指令，
其特征在于，该设备包括：
-基于车辆正于其上行驶的道路产生不同控制模式的装置，诸如车轮转速、偏航速率、横向加速度和纵向加速度、驾驶者施加到制动控制器上的压力、以及由驾驶者从对应于道路和地形的不同类型以及不同车辆行驶条件的各种预设路况中选出的车辆路况的控制模式，
-用于评估(或称为判断)车辆路况的评估装置(或称为判断装置)，所述设备被进行设定以从各种控制模式中确定最适宜的控制模式，所述各种控制模式可以作为评估出的车辆路况以及驾驶者选择的路况模式的函数由所述设备产生。
有利地，评估车辆路况的装置包括用于识别确认或不确认由驾驶者选择的路况模式的道路或地形类型的逻辑部分。
在根据本发明的所述设备的一个实施例中，所述系统的控制模式包括在纵向应力/滑移速度基准内使主要作为以下量值的一个函数的车轮的轮胎着力点最优化：
-有效的抓地力，该评估使用用于有关车辆正于其上行驶的道路以及驾驶者选择的模式的参数的传感器进行，
-车辆的速度和纵向加速度，
-在转弯处，车辆的偏航速率以及横向加速度。
在另一个实施例中，产生不同控制模式的所述装置包括：
-选择装置(指示器或选择器)，该选择装置容许驾驶者选择车辆的路况，例如全地形，雪地、沙地或其它路况，
-状态机，该状态机使用来自所述选择装置的路况信息(全地形、雪地、沙地或其它状况)以及来自配备在车辆上的传感器的信息，特别是那些用于以下参数的传感器：车轮转速、偏航速率、横向加速度和纵向加速度、用于激活算法的主制动缸体的控制压力，其中的一些参数是特定的，
控制模块，每个控制模块包括对应于控制策略的算法并且限定发动机转矩及车轮制动控制指令，所述控制策略与所述状态机中的不同状态相关。
在另一个实施例中，所述控制模块包括限定正常地形或道路的控制策略的第一模块、限定泥泞道路的策略的第二模块、用于沙地道路的第三模块以及用于雪地道路的第四模块。
在另一个实施例中，状态机以及控制模块被嵌入(植入)车辆的逻辑控制器中，例如嵌入车辆的ESP中。
在另一个实施例中，所述选择装置以驾驶者易接近的车辆路况状态模式选择按钮的形式被安装在仪表板上。
所述系统包括控制发动机转矩的设备以及根据所述路况进行区别制动的四个车轮。该控制可以通过ESP型制动系统进行，该ESP型制动系统使得在所有四个车轮上获得独立的制动压力成为可能以及通过发动机使得向车轮产生正向的转矩成为可能。
作为路况的一个函数的分化(例如包括正常/全地形/雪地/沙地区域)通过位于仪表盘上的指示器的呈现而有可能手工地作出，这一点使得采用驾驶者察觉到的路况的算法成为可能。
附图说明
在附图的帮助下，通过对根据本发明的控制设备的一个实施例的描述，本发明将更容易被理解。其中：
图1为根据本发明的所述控制设备的示意性概要；和
图2示出图1中根据本发明的所述设备的一个实施例。
具体实施方式
图1示出根据本发明的控制设备的示意性概要。该设备包括：
容许驾驶者选择车辆的路况，例如全地形、雪地、沙地或者其它状况，的选择装置10(指示器或选择器)；
-状态机20，该状态机20使用来自选择装置的路况信息(全地形、雪地、沙地或者其它状况)以及来自配备在车辆上的传感器12的信息，特别是车轮转速Vr、偏航速率Vlc、横向加速度Acy和纵向加速度Acx、用于激活算法的主缸压力Pm，其中一些算法是特定的；
-控制模块30，每个控制模块30均包括与所述状态机的不同状态相关的控制策略相对应的算法且这些模块限定发动机转矩和车轮制动指令。例如，第一模块32限定正常地形或道路的控制策略，第二模块34限定泥泞道路的策略，第三模块36用于沙地道路以及第四模块38用于雪地道路。
对状态机20以及模块30的控制策略的说明：
状态机20的目的是激活控制策略。为此目的，状态机20集成有地形类型的识别逻辑LR 40，该识别逻辑LR 40使得确认或者不确认驾驶者对路况类型的选择成为可能，例如对轮胎抓地力的评估(判断)。
所述设备被配置成用来激活作为所述路况函数的最优的特定控制策略(模块30)，所述路况函数来自所述设备进行的对抓地力的评估(判断)以及来自驾驶者的指示(模式选择)。
所述设备的控制策略包括在纵向应力/滑移速度基准内优化车辆的每个车轮的轮胎的着力点。
对所述着力点的优化主要由来自所述传感器提供的数值来进行或者由车辆的传感器提供的数值进行计算。特别是：
合适的轮胎抓地力：合适的抓地力使用车辆的传感器12以及驾驶者选择的模式进行评估，
-车辆的速度和纵向加速度：由所述传感器提供，
-在弯道处：车辆的所述偏航速率和横向加速度由所述传感器提供。
对根据本发明的所述控制设备的某些性能可作说明如下：
-选择装置10(选择器)包括几个与覆层状态或行驶状况对应的位置(数量大于或等于2)，
-选择装置10的位置可以由车辆驾驶者更改，
-在某些路况下，考虑驾驶者对选择器的需要可以由所述装置予以禁止，
-在某些路况下，这些位置还可以由所述装置自身通过电子方式进行更改。
图2示出图1中根据本发明的所述设备的一个实施例。
例如，状态机20以及控制模块30被嵌入(植入)车辆的逻辑控制器60中，例如嵌入到车辆的特别是包括限定其它类型的策略例如制动系统的策略的其它模块70的ESP中，用于：
-稳定控制，
-防抱死制动系统，
-制动分配，
-在转弯处或其它位置制动。
指示器80(例如车辆路况模式选择按钮)被安装在车辆的仪表板上。指示器80与逻辑控制器60相连以便向状态机20提供驾驶者关于车辆路况的选择信息。
与逻辑控制器60相连的传感器12向状态机20提供车辆正在其上行驶的道路的参数，比如：
-车轮转速Vr，
-横向加速度Acy，
-纵向加速度Acx，
-偏航速率Vlct，
-主缸压力Pme。
逻辑控制器60提供用于制动车轮的转矩和引擎的5种控制指令Cn：用于制动压力的四种指令C1，C2，C3和C4以及一种引擎转矩Cm指令。
根据本发明的控制设备潜在地可应用于任何配备有ESP系统的4x2型车辆，并且使得显著改善4x2型车辆的牵引性能成为可能。该系统还可以被推广到4x4型的车辆上。

Claims (6)

1.一种车辆控制设备，用于在各种道路或地形上行驶的具有两个驱动轮的机动车辆，意在为车辆限定发动机转矩以及车轮制动指令，包括：
-用于产生不同控制模式的装置(10，20，30)，所述不同控制模式作为与车辆正在其上行驶的道路有关的参数的函数，所述参数包括车轮转速、偏航速率、横向加速度和纵向加速度、驾驶者施加到制动控制器上的压力、以及驾驶者从对应于不同类型的道路和地形以及不同的车辆行驶状况的各种预设路况中选出的车辆路况模式，
-用于评估车辆路况的评估装置(40)，所述设备被构造成能够从各种控制模式中确定最佳控制模式(32，34，36，38)，所述各种控制模式由所述设备产生，并作为评估出的车辆路况或者驾驶者选择的路况模式的函数，其特征在于，用于评估车辆路况的所述装置包括确认或不确认驾驶者选择的路况模式的道路或地形的类型的识别逻辑(40)；
其中，用于产生不同控制模式的所述装置包括：
-选择装置(80)，该选择装置(80)容许驾驶者选择车辆路况，
-状态机(20)，该状态机(20)使用来自所述选择装置的路况信息以及来自配备在车辆上的传感器(12)的信息，所述传感器用于以下参数：车轮转速(Vr)、偏航速率(V1c)、横向加速度和纵向加速度(Acx)、用于激活算法的主缸压力，其中的一些参数是特定的，
-控制模块(30)，所述控制模块(32，34，36，38)中的每一个均包括对应于控制策略的算法并且限定发动机转矩及车轮制动控制指令，所述控制策略与所述状态机中的不同状态有关。
2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述产生不同控制模式的装置的控制模式包括在纵向应力/滑移速度基准内使主要作为以下参数的函数的车轮的轮胎着力点最优化：
-有效的抓地力，该评估使用用于与车辆正在其上行驶的道路以及驾驶者选择的模式有关的参数的传感器进行，
-车辆的速度和纵向加速度，
-在转弯处，车辆的偏航速率以及横向加速度。
3.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述控制模块(30)包括限定正常地形或道路的控制策略的第一模块(32)、限定泥泞道路的策略的第二模块(34)、用于沙地道路的第三模块(36)以及用于雪地道路的第四模块(38)。
4.根据权利要求1或3所述的控制设备，其特征在于，所述状态机(20)以及所述控制模块(30)嵌入到车辆的逻辑控制器(60)中。
5.根据权利要求4所述的控制设备，其特征在于，所述状态机(20)以及所述控制模块(30)嵌入到车辆的ESP中。
6.根据权利要求1到3中的任一项所述的控制设备，其特征在于，所述选择装置(80)以驾驶者易接近的车辆路况模式选择按钮的形式安装在仪表板上。
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