CN102844232A - 用于通过制动和驱动干涉来影响行驶动态的方法和制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种方法和一种制动系统，在所述方法中影响机动车的行驶动态，其中，与驾驶员无关的制动干涉产生支持机动车转入和转回的横摆力矩，至少一个车轮上的驱动力矩被导致与驾驶员无关地提高，以便至少部分地补偿机动车的制动延迟，其中，当瞬时使用的摩擦系数和可能的可利用的摩擦系数的比例超过预给定的阈值时，要求制动干涉。

Description

用于通过制动和驱动干涉来影响行驶动态的方法和制动系统

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的方法和一种根据权利要求15的电子调节的制动系统。

背景技术

在现代车辆中广泛使用行驶稳定调节装置，所述行驶稳定调节装置避免不稳定的行驶状况或者说在产生车辆不遵循驾驶员预给定值的不稳定行驶状态时这样影响车辆的行驶性能，使得所述行驶性能稳定并且由此对于驾驶员可再次更好地得到控制。因此，当至少一个轮胎在路面上的纵向滑转取过高的值时，制动滑转调节装置、驱动滑转调节装置和电子制动力分配装置进行干涉。此外，在弯道中行驶性能可通过横摆力矩调节装置（GMR）来改善，所述横摆力矩调节装置考察其它参量例如横摆角速度和侧滑角速度。

由DE 19963747C2公开了一种用于控制车辆的方法，在该方法中，在当前不足转向趋势的情况下，作用于驱动轮上的来自发动机的力矩提高，由此，在至少一个弯道外侧的车轮上产生牵引力矩，同时，在至少一个弯道内侧的车轮上这样进行制动干涉，使得在所述车轮上刚好补偿作用于驱动轮上的来自发动机的力矩的提高。由此，这种方法避免影响弯道内侧的被驱动的在其上执行制动干涉的车轮的车轮性能。与在根据本发明的方法中不同，不利的是，总体上车辆加速。

DE 102006031511A1公开了一种用于补偿在车辆调节时制动延迟的方法，据此，在产生行驶动态/行驶动力学性能（Fahrdynamik）的极限状况时，尤其是在车辆过度转向或不足转向时，车辆调节器通过自动操作至少一个车轮制动器来干涉行驶工况，以便使车辆稳定。此外，在车辆的至少一个车轮上施加附加的驱动力矩，由此，通过自动的制动干涉产生的车辆延迟至少部分地得到补偿。根据一个优选实施形式，所施加的驱动力矩的大小与车辆的给定与实际横摆速度之间的偏差相关。即所述方法仅在存在不稳定行驶状况时进行干涉。

由DE 102007051590A1公开了一种用于将驱动或拖曳力矩分配给车辆的被驱动的车轮的方法，其中，驱动或拖曳力矩在车辆进行弯道行驶时这样分配给被驱动的车轮，使得形成差值驱动力矩或拖曳力矩，其反作用于车辆的不足转向或过度转向的趋势。差值驱动力矩或拖曳力矩的大小与作用于车轮上的车轮支承力的大小或者说其变化相关。优选对于每个车轮逐个地借助于传感机构来测量车轮支承力。

另外，在概念“Torque Vectoring”下公知了一种用于在全轮驱动车辆中分配驱动力矩的方法，所述驱动力矩优选控制具有集成的耦合装置的桥差速器，其中，驱动力矩视行驶状况而定有目的地分配给各个车轮。由于技术投入，这种系统成本昂贵。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种行驶动态调节系统，所述行驶动态调节系统改善车辆的灵活性以及转向性能并且避免上述缺点。

所述目的通过根据权利要求1的方法来实现。

在根据本发明的方法中影响机动车的行驶动态，其中，与驾驶员无关的制动干涉产生支持机动车转入（Einlenken）和转回（Umlenken）的横摆力矩，至少一个车轮上的驱动力矩被导致与驾驶员无关地提高，以便至少部分地补偿机动车的制动延迟，根据本发明的方法基于这样的构思：当瞬时使用的摩擦系数和可能的可利用的摩擦系数的比例超过预给定的阈值时，要求制动干涉。

瞬时使用的摩擦系数μ_used在此可借助于纵向和横向加速度α_x和α_y来估计（在此g称为重力加速度）：

${\mathrm{\μ}}_{\mathrm{used}}=\sqrt{{\left(\frac{a_x}{g}\right)}^2+{\left(\frac{a_y}{g}\right)}^2}$

可能的可利用的摩擦系数（附着摩擦系数）与轮胎和路面表面相关并且优选通过考虑相对于所预计的线性特性的转向角偏差按照稳态的阿克曼模型来确定。在确定的横向加速度下预计转向角符合目的地由车辆几何特征在假设稳态弯道行驶的情况下求得。与所预计的特性的偏差通常当瞬时使用的摩擦系数取值为可能的可利用的摩擦系数的80%~90%时产生。

现有的横向力裕量符合目的地用于改善转向性能，其中，通过至少一个车轮上的被控制和/或被调节的制动干涉产生横摆力矩。与驾驶员无关地建立的制动力矩例如反作用于在弯道行驶中车辆的不足转向。

这具有优点：在此构造对于驾驶员而言协调且可再现的行驶性能，所述行驶性能以比根据现有技术的车辆小的时间延迟遵循驾驶员的转向预给定值。

符合目的地，在所述一个或多个优选被驱动的弯道内侧的车轮上要求制动干涉。

优选当车辆的横向加速度超过预给定的第一阈值时，要求控制-制动干涉。在路面干燥且轮胎合适的情况下，存在高的可利用的摩擦系数，附着摩擦系数典型地大致为1。于是，在横向加速度高时与所预计的线性特性产生转向角偏差。由此，通过相应地选择阈值，强烈的转向动作在高的摩擦系数下可得到支持，而在路面具有低的附着摩擦系数时通过行驶动态调节不会引起不期望的过度转向趋势。

特别优选仅当方向盘角速度或与所述方向盘角速度成比例的参量低于预给定的阈值时，要求控制-制动干涉。在驾驶员进行密集的障碍行驶或者说剧烈的转回时，通过对于这种行驶状况而言过高的控制-制动力矩避免不期望的过度转向趋势。

特别优选按照瞬时的横向加速度与预给定的第一阈值的偏差要求制动干涉，其中，对于低于第一阈值的横向加速度，不要求制动干涉。由此，在方向盘运动时，通过频繁地借助于在听觉上可听到的压力建立来通过液压泵进行的制动干涉，不产生舒适性损失，所述方向盘运动由于产生很小的横向力而不需要与驾驶员无关的制动干涉。

完全特别优选所要求的制动力矩的数值成比例于瞬时的横向加速度与第一阈值之间的偏差的数值，其中，不要求超过预给定的最大制动力矩的制动干涉。

符合目的的是，当瞬时转向角与预计转向角偏差大于预给定的第二阈值时，要求调节-制动干涉。由此，在控制-制动干涉没有意义的行驶状况中也可抵制车辆的不足转向。

特别符合目的的是，调节-制动力矩选择得成比例于瞬时转向角与预计转向角之间的偏差并且加到所要求的控制-制动力矩上。由此，视行驶状况而定，可进行控制-制动干涉和/或调节-制动干涉。

优选当识别到车辆过度转向的趋势时，降低所要求的制动力矩的数值。因此，行驶稳定性的风险得到避免。

特别优选，瞬时转向角与预计转向角之间的偏差的在时间上的变化为负，而其数值超过预给定的阈值和/或方向盘角速度低于预给定的阈值，而横摆加速度超过预给定的阈值，由此识别出车辆过度转向的趋势。

优选当至少一个弯道外侧的车轮的驱动滑转/驱动轮侧滑（Antriebsschlupf）超过预给定的阈值时，降低所要求的制动力矩的数值。由此防止由于通过行驶动态调节造成的过度滑转而使地面附着损失。

有利的是，一识别到载荷变化，就降低所要求的制动力矩的数值。如果驾驶员突然降低所要求的驱动力矩，其中，在短暂时间之后拖曳力矩取代先前所要求的驱动力矩作用在车轮上，则附加的制动干涉否则可能威胁行驶稳定性。

优选当横向加速度的数值低于在制动干涉期间产生的最大横向加速度的预给定份额时，降低所要求的制动力矩的数值。由此，可按照驾驶员期望从弯道驶出。

符合目的的是，仅当驾驶员本身要求驱动力矩时，才进行驱动力矩的补偿所产生的制动延迟的提高。

此外，本发明还涉及一种电子调节的制动系统，用于机动车，所述制动系统具有用于在一个或多个车辆车轮上与驾驶员无关地建立制动力矩的装置和执行根据上述权利要求之一的方法的控制器。优选通过车辆数据总线在发动机控制装置中要求驱动力矩的提高。

另外，本发明还涉及这种制动系统在机动车中的应用，所述机动车具有一个内燃发动机和/或一个或多个电动的车辆驱动装置。

附图说明

由从属权利要求和下面借助于附图对实施例进行的说明中得到其它优选实施形式。附图表示：

图1机动车的示意性视图，

图2横向加速度与转向角或者说控制制动力矩之间的关系的曲线图，

图3用于确定所要求的制动力矩的示意图，以及

图4行驶动态按照根据本发明的方法被影响的车辆的示意性视图。

具体实施方式

图1示出了机动车1的示意性视图，所述机动车适用于执行根据本发明的方法。所述机动车具有驱动车辆的至少一部分车轮的驱动发动机2、方向盘3、与串联主缸（THZ）13连接的制动踏板4和四个可单独控制的车轮制动器10a~10d。当仅一部分车辆车轮被驱动和/或使用传统差速器时，也可执行根据本发明的方法。除了液压的摩擦制动器之外，也可在一个、多个或全部车轮上使用机电操作的摩擦制动器作为车轮制动器。根据本发明的一个作为替换方案的实施形式，车辆具有电驱动装置，至少一个车轮上的制动力矩至少部分地由作为发电机工作的电机产生。

为了检测行驶动态状态，存在一个方向盘角度传感器（SWA）12、四个车轮转速传感器9a~9d、一个横向加速度传感器（LA）5、一个横摆比率传感器（YR）6和至少一个用于由制动踏板产生的制动压力的压力传感器（P）14。在此，如果这样设置辅助压力源，使得不可将由驾驶员建立的制动压力与辅助压力源的制动压力区别开来或者使用在踏板位置与制动力矩之间具有已知关系的机电制动执行器，则也可用踏板行程或踏板力传感器取代压力传感器14。

电子控制单元（ECU）7接收不同传感器的数据并且控制液压单元（HCU）8。附加地，确定当前由驱动发动机2产生的驱动力矩和驾驶员所期望的力矩。在此，也可涉及间接求得的参量，所述参量例如从发动机综合特性曲线导出并且通过接口11（CAN）由未示出的发动机控制装置传输给电子控制单元7。

机动车1的行驶性能主要受底盘设计参数影响，其中，主要是车轮载荷分布、车轮悬架的弹性和轮胎特性确定自行转向性能。在通过预给定的期望弯道半径和轮胎与路面之间的摩擦系数表明特征的确定行驶状况下，可产生行驶稳定性的损失，其中，驾驶员所期望的转向性能不可通过给定的底盘设计参数来达到。通过现有的传感器可识别驾驶员期望并且检验通过车辆实现与否。优选已经探测到稳定性损失的趋势。

如果在线性单轨模型中考察稳态的转弯行驶，则最大转向角/锁上角（Lenkeinschlag）δ_stat根据

${\mathrm{\δ}}_{\mathrm{stat}}=\frac{l*\stackrel{.}{\mathrm{\ψ}}}{v}+\mathrm{EG}*a_y=\frac{l}{R}+\mathrm{EG}*a_y---\left(1\right)$

与轴距l、车辆的横摆比率与速度v的商或道路半径R相关，其中，自行转向梯度EG描述底盘设计参数，α_y标记横向加速度。

在所述模型中，车辆的自行转向梯度EG_stat由几何特征计算：

${\mathrm{EG}}_{\mathrm{stat}}=\frac{m}{l}*[\frac{l_R}{C_F}-\frac{l_F}{C_R}]=\frac{m(l_R*C_R-l_R*C_F)}{l*C_F*C_R}$

在此，m标记车辆质量，l标记轴距，l_F标记前轴到重心的距离，l_R标记后轴到重心的距离，C_F标记前轴的侧偏刚度，C_R标记后轴的侧偏刚度。

图2（a）示出了被设计为不足转向的车辆的转向角δ与横向加速度α_y之间的关系。线21标记阿克曼角l/R，所述阿克曼角开始在横向加速度非常小或者说在不考虑车轮载荷分布的情况下可调节。线22给出了待调节的转向角与横向加速度的可根据公式（1）预计的相关性。

真实车辆的在线23中示出的性能在横向加速度越高时越严重地偏离线22的理想性能，因为基于路面和轮胎的特性以及车轮支承力，可传递的横向力受到限制，这优选通过路面摩擦系数来描述。根据本发明的方法优选也针对：在给定的行驶状况下求得可以以稳定性极限驶过所述行驶状况时的最大路面摩擦系数。

线24示出了在工作点中方向盘角度与横向加速度之间的关系的线性化。优选作为工作点选择这样的点：在所述点，转向性能开始偏离车辆的按照稳态的单轨模型所预计的性能，因为直线区域的这种离开表明达到稳定性极限或者说纵向或横向动力学（dynamisch）的附着裕量已经用尽并且可推断路面摩擦系数。

按照稳态的单轨模型，转向角和横向加速度根据

Δδ_stat＝EG_stat＊Δα_y

相关联，而车辆根据

Δδ_linear=(EG_stat+K)＊Δα_y=Δδ_stat+δ_prog

表现出转向角更强地增加，其中，即出现累进的转向角Δδ_prog（常数K描述在对应的车辆中转向角的累进程度）：

Δδ_prog=K＊Δα_y。

根据本发明，在一个或多个车轮上施加控制制动力矩，优选要求所述控制制动力矩与累进的转向角Δδ_prog或者说横向加速度的增加成比例。

在图2（b）中，线25示出了所要求的控制制动力矩M_pre与横向加速度α_y的相关性。优选在阈值α_y，appl之下不要求制动力矩。特别优选选择控制制动力矩与瞬时横向加速度超过阈值的数值Δα成比例，其中，限制到最大控制制动力矩。

按照根据本发明的方法，在一个车轮或多个车轮上施加制动力矩，所述制动力矩引起车辆绕竖直轴线横摆，以便实现车辆主动转入。此外，相对于最初的驾驶员期望提高发动机力矩，以便避免车辆纵向加速度变化。

图3示出了用于确定所要求的制动力矩的示意图，其中，在该实施例中，使用更复杂的策略来计算制动力矩。

在框31中进行控制制动力矩的上面描述的确定。此外，在框32中以公式（1）为出发点进行当前测量的方向盘角度δ_meas与车辆模型的稳态的最大转向角δ_stat之间的偏差Δδ的调节：

Δδ=|δ_meas|-|δ_stat|

优选按照比例调节方案确定调节制动力矩，其中，仅当转向角偏差Δδ超过预给定的阈值Δδ_min时才产生要求。比例常数K选择得越大以及阈值选择得越小，最大的路面摩擦系数和稳定性裕量利用得越强烈。在框33中将控制制动力矩和调节制动力矩相加。

框34包括最大可能待施加的制动力矩的计算，其中，通过M_nominal以及驾驶员所要求的驱动力矩M_Antrieb考虑重量移位。

$M_{\mathrm{no}\min \mathrm{al}}=\frac{m*r_{\mathrm{dyn}}}{2}*(g*\frac{l_{F/R}}{l}\±|a_y|*\frac{l_{\mathrm{CG}}}{l_{\mathrm{TW}}}\±a_x*\frac{l_{\mathrm{CG}}}{l_{\mathrm{TW}}})$

因此，在框35中将制动要求限制到在考察力矩平衡时最大意义的制动力矩：

M_Brems<M_Antrieb+M_nominal*μ_used

因为控制基于在很大程度上稳态的行驶状态的假设，所以动态的行驶状态变化（例如障碍行驶）带来危险：制动干涉造成车辆过度转向。因此，当在框36中识别到过度转向趋势时，降低所要求的制动力矩。对于所述识别，例如在通过驾驶员反向转向的同时考察横摆加速度或横摆比率的增加。在产生过度转向时，完全禁止制动干涉。

框37包括行驶状况的评价，其中，例如在从弯道驶出时的重新转向（Auflenken）、弯道外侧轮胎的由于轮胎与路面之间的摩擦系数降低造成的过高的滑转、或者载荷变化的产生导致制动力矩要求降低或结束。这在框38中得到保证，据此，制动力矩要求各与一个处于0与1之间的因子相乘用于评价过度转向趋势或者说行驶状况。

此外，在框39中将所要求的制动力矩限制到预给定的最大值M_max。

为了避免过频繁的变化的制动力矩要求造成的舒适性损失，在框40中，仅当所要求的制动力矩具有最小量并且制动要求的时间上的变化低于预给定的阈值时，转变制动力矩要求。

将所计算的制动力矩M_Brems施加在弯道内侧的优选被驱动的车轮上，其中，除了与驾驶员无关的制动力矩建立或者说制动干涉之外，要求驱动力矩。发动机力矩相对于最初的驾驶员期望的提高补偿制动力矩，以便避免车辆纵向加速度变化。

图4a示出了具有两个被驱动的且转向的前轮的机动车41，按照根据本发明的方法影响所述机动车的行驶动态。在所述的两个驱动轮上作用与驾驶员期望相应的驱动力矩42、42′。此外，与驾驶员无关，在弯道内侧的驱动轮上建立制动力矩43，并且要求附加的驱动力矩44、44′，所述附加的驱动力矩补偿行驶动态调节的制动延迟：

M_Antrieb=2＊(M_Brems/2)。

为了避免车辆的不期望的加速度，附加的驱动力矩优选通过所要求的制动力矩和实际建立的制动力矩中的最小者来限制。符合目的地，仅当驾驶员本身要求驱动力矩并且行驶稳定性或滑转调节不需要限制驱动力矩时，与驾驶员无关地提高驱动力矩。

由处于驱动轮上的驱动力矩和制动力矩的（矢量）和得到合成力矩45、45′。驾驶员最大转向角造成的横摆力矩46通过附加的横摆力矩47来补充，由此，更好地转变驾驶员的转向预给定值。

在图4b中，线51示出了被设计为不足转向的车辆的转向角δ与横向加速度α_y之间的关系，按照根据本发明的方法影响所述车辆。与未受影响的遵循作为线50示出的关系的车辆相比，所述车辆的转向性能明显接近期望的作为线52画入的理想性能。按照根据本发明的方法，在区域49中建立控制制动力矩，以便实现中性的行驶性能。此外，在区域48中进行转向角偏差的调节，所述调节通过最佳地利用稳定性裕量改善车辆的静态横向性能。特别是在强烈的转向动作中，其中，产生高的横向力，驾驶员的转向预给定值通过上述行驶动态调节在无不利效果的情况下得到更好地转变。

Claims (15)

1.一种方法，在所述方法中影响机动车的行驶动态，其中，与驾驶员无关的制动干涉产生一支持机动车转入和转回的横摆力矩，与驾驶员无关地引起至少一个车轮上的驱动力矩的提高，以便至少部分地补偿机动车的制动延迟，其特征在于：当瞬时使用的摩擦系数与可能的可利用的摩擦系数间的比例超过一预给定的阈值时，要求制动干涉。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于：在一个或多个优选被驱动的弯道内侧的车轮上要求制动干涉。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：当车辆的横向加速度超过一预给定的第一阈值时，要求控制-制动干涉。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于：仅当方向盘角速度或与所述方向盘角速度成比例的参量低于一预给定的阈值时，要求控制-制动干涉。

5.根据权利要求3或4的方法，其特征在于：按照瞬时横向加速度与预给定的第一阈值的偏差来要求制动干涉，其中，对于低于所述第一阈值的横向加速度，不要求制动干涉。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于：所要求的制动力矩的数值与瞬时横向加速度和第一阈值间偏差的数值成比例，其中，不要求超过一预给定的最大制动力矩的制动干涉。

7.根据上述权利要求至少之一的方法，其特征在于：当瞬时转向角与预计转向角偏差大于一预给定的第二阈值时，要求调节-制动干涉。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于：所述调节-制动力矩选择为与瞬时转向角和预计转向角间偏差成比例，并且被加到所要求的控制-制动力矩上。

9.根据上述权利要求至少之一的方法，其特征在于：当识别到车辆过度转向的趋势时，降低所要求的制动力矩的数值。

10.根据权利要求9的方法，其特征在于：由以下情况识别出车辆过度转向的趋势：瞬时转向角与预计转向角间的偏差随时间的变化为负而其数值超过一预给定的阈值，和/或方向盘角速度低于一预给定的阈值而横摆加速度超过一预给定的阈值。

11.根据上述权利要求至少之一的方法，其特征在于：当至少一个弯道外侧的车轮的驱动滑转超过一预给定的阈值时，降低所要求的制动力矩的数值。

12.根据上述权利要求至少之一的方法，其特征在于：当识别到载荷变化时，降低所要求的制动力矩的数值。

13.根据上述权利要求至少之一的方法，其特征在于：当横向加速度的数值低于在制动干涉期间产生的最大横向加速度的一预给定份额时，降低所要求的制动力矩的数值。

14.根据上述权利要求至少之一的方法，其特征在于：仅当驾驶员本身要求驱动力矩时，才进行驱动力矩的提高，该驱动力矩的提高补偿所产生的制动延迟。

15.一种电子调节的制动系统，用于机动车，所述制动系统具有用于在一个或多个车轮上与驾驶员无关地建立制动力矩的装置和执行根据上述权利要求之一的方法的控制器，其中，优选通过车辆数据总线在发动机控制装置中要求驱动力矩的提高。

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