CN102317129B - 用于利用集成的避免倾翻的功能稳定车辆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于调节车辆的行驶动力学的设备。预定用于为调节车辆的横向动力学的额定参数（）以及将该额定参数限制到最大值，该最大值设定为使车辆的横向加速度（）不超过阈值（）。以此方式防止车辆以狭小的弯道半径行驶并倾翻。

Description

用于利用集成的避免倾翻的功能稳定车辆的方法

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于调节车辆的行驶动力学的设备以及一种按权利要求8前序部分所述的用于调节的相应的方法。

背景技术

公知的行驶动力学调节器，如ESP（电子稳定程序），通常调节车辆的偏转比率和浮动角。为此必须确定，车辆应采取何种行动（额定值）以及实际上采取何种行动（实际值）。通常这样来计算额定值，使车辆尽可能精确地遵循由驾驶员通过方向盘和加速踏板调整预定的运动轨迹（驾驶员意愿）。在此，问题在于，行驶动力学调节器即使在有倾翻危险的情况下，也将车辆调节到驾驶员期望的运动轨迹上。由此使车辆遭受过高的横向加速度并倾翻。

为了防止车辆倾翻，已知一些单独的设备，它们在横向加速度过高的情况下干预行驶并例如通过自动制动干预或转向干预来稳定车辆。由WO 99/37516例如已知，确定车辆的侧倾趋势并在此基础上这样调节车辆的横向动力学，使车辆不会倾翻。由WO 2006/018349 A1已知，基于各种预定义的车辆行驶状况来识别倾翻。但所有系统的共同点在于，它们除了行驶动力学调节器外，还被实现为带自有的传感器和自有的信号处理装置的单独的设备，因而意味着高昂的附加费用。

发明内容

就此而言，本发明所要解决的技术问题是，创造一种设备和一种方法，用这种设备或方法可以十分简单地实现避免倾翻的功能。

按照本发明，该技术问题通过独立权利要求的特征解决。本发明其它的设计方案是从属权利要求的内容。

本发明的一个主要方面在于，将避免倾翻的功能集成到传统的行驶动力学调节器中，例如ESP中，并且车辆借助修正后的行驶动力学调节器被强制到一个具有比驾驶员所期望的更大的弯道半径的运动轨迹中。由此限制车辆的横向加速度。为此，按照本发明设额定值发生器，它在考虑到驾驶员意愿的情况下至少求出调节器的额定值。在危急的行驶情况下，即车辆的横向加速度过大时，倘若行驶动力学调节器遵循驾驶员的意愿，那么按照本发明，限定额定值的最大值。在此这样设定该最大值，使车辆的横向加速度不超过阈值且车辆因而至少不会倾翻。在临界情况下，即在车速过高时驾驶员预先确定过小的弯道半径时，车辆不再精确地遵循驾驶员所期望的运动轨迹，而是遵循有更大半径的轨迹并且实施有较小偏转比率的偏转运动。以此方式可以及时且和谐地对抗过高的横向加速度，从而使车辆不再倾翻。因此，通过简单的限定调节器额定值，可以和标准的行驶动力学调节一起实现避免倾翻的功能。

横向加速度的阈值可以例如定义成这样的值，在该值下，车辆会倾翻。但也可以选择更小的值。

按照本发明，“行驶动力学调节器”优选是这样一种系统，它至少调节行驶动力学的至少一个状态参数，例如车辆的偏转比率和/或浮动角。相关的额定值发生器优选包括数学的车辆模型（算法），该模型由各种测量参数，例如转向角或车速计算求出额定值，以及必要时由估计的参数计算求出额定值。

按照本发明的一种优选的实施形式，根据作用在前轮和/或作用在后轮上的横向力计算额定值。至少一个横向力在此被限制为一个值，该值设定成使车辆的横向加速度不超过允许的阈值。优选限制前轮的横向力。

附图说明

接下来借助附图示例性地进一步阐释本发明。附图中：

图1是车辆的行驶动力学调节器的方块图；

图2是车辆的单道模型的示意性视图；

图3a是在一段时间内的转向角的图表；

图3b示出了带本发明的额定值发生器和不带本发明的额定值发生器的车辆的摆动角的示例性时间变化曲线。

具体实施方式

图1示出了用于调节车辆的横向动力学的行驶动力学调节器100，带有调节回路。行驶动力学调节器100包括额定值发生器110，其在此计算用于本来的调节器130的额定偏转比率                                                。额定值发生器110包括数学的车辆模型（算法），例如由现有技术公开的单道模型，车辆模型在考虑到转向角和车辆纵向速度的情况下，计算额定偏转比率。优选测量所述参数。

在节点120上，由额定偏转比率以及实际偏转比率或计算调节差，所述调节差被传递给行驶动力学调节器130。在调节差过高时，每个车轮的行驶动力学调节器130计算单独的制动干预，该制动干预借助车轮制动器实施。作为调节对象的车辆示意性地用方块140表示。

与传统的行驶动力学调节器不同的是，额定值在此被限定到一个值，这个值最大大到使车辆的横向加速度决不超过阈值。这样安排横向加速度的阈值，从而使车辆至少不倾翻。

额定值发生器110的车辆模型在图2中示出。用于确定额定偏转比率的相关的模型方程式为：

     （1）

       （2）。

为了计算额定偏转比率，除车辆专有的参数，如围绕z-轴的车辆惯性、车辆质量和前与后轮距车辆重心的轮距、外，额定值发生器110也需要测量参数，如转向角和纵向速度。此外，时间相关的参数，如前轮（指数F）的横向力和后轮（指数R）的横向力也是必需的，这些参数可以由测量参数以及从模型方程（1）、（2）的之前的解计算得出。用于确定这些参数的附加的传感器不是绝对必要的。

横向力、与单个车轮的各侧偏角、非线性相关。它们例如用特性曲线确定。侧偏角、又与额定偏转比率和横向速度非线性相关。

额定值发生器110用模型方程（1）、（2）除计算额定偏转比率外，还计算车辆的横向速度以及横向加速度。

为了确定当前的额定偏转比率，额定值发生器110首先在最后计算的额定偏转比率和最后计算的横向速度的基础上计算当前的侧偏角、，并且在相应的特性曲线中查阅单个车轮的相关的横向力、。若横向力、大到使车辆的横向加速度超过最大值，那么限制至少一个横向力值。然后在限制的横向力的基础上计算额定偏转比率。由此借助行驶动力学调节器确保该额定偏转比率的调整，使车辆不会倾翻。

参考模型的横向加速度由此确定

                         （3）。

在当前实施例中，限制前轮的横向力值。当是最大允许的横向加速度时，如下从方程（3）中得出最大允许的横向力：

                         （4）。

额定值发生器110现在求出前轮的横向力并且检验它是否超过最大的横向力。若超过，那么额定值发生器在模型方程（1）、（2）中就以限定的值为基础，否则就以实际求出的值为基础。

图3a和3b示出了车辆中各种测量值的变化曲线，变化曲线一条被伴随着限定额定偏转比率地调节，一条则被不限定额定偏转比率地调节。由转向角的图表210可知，车辆在近S形弯道上行驶。

在近S形弯道上行驶时，车辆在不限制额定偏转比率的情况下侧倾（见图表220中的虚线222）。车辆先时沿一个方向摆动约10°，然后又运动回到中立位置，接着沿另一个方向摆动，其中，摆动角大到使车辆倾翻。

在同样的行驶动作下，车辆在限制额定偏转比率的情况下虽然同样沿两个方向摆动（见实线221），但摆动角在这两种情况下都要小于10°，因此车辆不会倾翻。

Claims (3)

1.用于调节车辆的行驶动力学的设备，其包括用于为偏转比率调节器（130）预定额定偏转比率（）的额定值发生器（110），其特征在于，所述额定值发生器（110）包括数学模型，该数学模型在考虑到测得的转向角（）和测得的纵向速度（）以及作用在车辆的前轮和/或后轮上的横向力（、）的情况下求出额定偏转比率（），其中当车辆的横向加速度（）超过预定的阈值（）时所述数学模型限制至少一个所述横向力（、）并且基于所述至少一个被限制的横向力（、）计算所述额定偏转比率（）。

2.按权利要求1所述的设备，其特征在于，所述阈值小于车辆发生倾翻时的临界值。

3.用于调节车辆的行驶动力学的方法，其特征在于下列步骤：

-在考虑到测得的转向角（）和测得的纵向速度（）以及作用在车辆的前轮和/或后轮上的横向力（、）的情况下求出用于调节车辆的横向动力学的额定偏转比率（）；

-当车辆的横向加速度（）超过预定的阈值（）时限制至少一个所述横向力（、）；并且

-基于所述至少一个被限制的横向力（、）计算所述额定偏转比率（）。