CN103717471B - 用于车辆摇摆的检测和降低的方法以及设备 - Google Patents

Abstract

通过监测运动的车辆的横摆加速度相对于运动的车辆的横向加速度的相位移动的存在以及大小来检测车辆的摇摆。另外，当车辆正在摇摆时，通过降低引擎转矩和/或独立地将制动压力施加到每个轮来降低车辆的摇摆。

Description

用于车辆摇摆的检测和降低的方法以及设备

技术领域

本发明涉及一种用于检测车辆的摇摆的方法以及设备。本发明还涉及一种用于降低车辆的摇摆的方法以及设备。

背景技术

车辆开始摇摆时可能引起这样的实例。这样的摇摆可以导致优选地应当避免的各种困难。作为示例，例如可以使用球状体(ball)和接收器类型的悬挂配置、牵引钩附加件(addition)等将挂车紧固到车辆后部，以被拖拽(tow)。如果挂车变得不稳定，则其以依赖于道路表面的摩擦系数和挂车质量(包括由挂车所运载的任何有效载荷)的频率和幅度横向地振荡。然后，横向振荡力通过拖拽悬挂机构被传送到进行拖拽的车辆，在这种情况下车辆经历摇摆。

美国专利申请第11/875,142号(美国申请公布第2009/0105906号)公开了一种用于车辆摇摆的检测和降低的方法以及设备。如果检测到需要降低的摇摆，则通过降低引擎转矩并且将独立的制动力施加到各个车轮上来执行摇摆降低。下述事实使得关于车辆是否正在经历摇摆的确定复杂化：车辆的运动可能是摇摆和躲避障碍(即，例如为了躲避道路上的障碍，由于驾驶员的转向运动所引起的振荡)的组合的结果。作为结果，可能发生摇摆或躲避障碍的错误检测。因此，在即使还存在对驾驶员转向运动有贡献的横摆加速度和横向加速度(即，对车辆躲避障碍有贡献的横摆加速度和横向加速度)的情况下，也将期望确定车辆是否正在经历摇摆。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请第11/875,142号(美国申请公布第2009/0105906号)

发明内容

本发明要解决的问题

因此，在即使还存在对驾驶员转向运动有贡献的横摆加速度和横向加速度(即，对车辆躲避障碍有贡献的横摆加速度和横向加速度)的情况下，也将期望确定车辆是否正在经历摇摆。

鉴于以上情况提出了本发明，并且提供了一种方法以及设备，该方法以及设备用于在不发生错误检测的情况下检测车辆的摇摆，从而如果需要则适当地降低车辆的摇摆。

解决问题的手段

为了解决以上问题，一种用于确定车辆是否正在经历摇摆的方法包括：

A.采用传感器来检测运动的车辆的横摆加速度，并且提供横摆加速度信号；

B.采用传感器来检测运动的车辆的横向加速度，并且提供横向加速度信号；

C.确定是否存在横摆加速度信号相对于横向加速度信号的相位移动；

D.计算在步骤C中所确定的相位移动的大小；以及

E.将相位移动的大小与阈值进行比较。

在该方法中，步骤D的计算包括通过下述公式来计算相关系数：

[数学公式1]

$\frac{\{\underset{K=0}{\overset{N-1}{\Σ}}\left(P1\left(t-K\right)-P1ave\right)\·\left(P2\left(t-K\right)-P2ave\right)\}}{\{SQRT\left(\underset{K=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{\left(P1\left(t-K\right)-P1ave\right)}^2\right)\·SQRT(\underset{K=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{\left(P2\left(t-K\right)-P2ave\right)}^2\left)\right\}}$

其中：

N＝为了计算相关系数在计算时间段期间采样的数量

k＝求和指标

p1＝时间t处的横摆加速度

p1ave＝p1的平均横摆加速度值

p2＝时间t处的横向加速度

p2ave＝平均横向加速度

SQRT＝平方根。

在该方法中，步骤E还包括确定在至少预定的时间段中相关系数是否小于阈值。

在该方法中，步骤D的计算包括通过下述公式来计算相关系数：

[数学公式2]

$\{\underset{K=0}{\overset{N-1}{\Σ}}\left(P1\right(t-K)\·P2(t-K\left)\right\}/\left\{SQRT\right(\underset{K=0}{\overset{N-1}{\Σ}}P1{\left(t-K\right)}^2)\·\{SQRT\left(\underset{K=0}{\overset{N-1}{\Σ}}P1{\left(t-K\right)}^2\right\}$

其中：

N＝为了计算相关系数在计算时间段期间采样的数量

k＝求和指标

p1＝时间t处的横摆加速度

p2＝时间t处的横向加速度

SQRT＝平方根。

在该方法中，步骤E还包括确定在至少预定的时间段中相关系数是否小于阈值。

在该方法中，步骤D的计算包括通过下述公式计算相关系数：

[数学公式3]

$\left\{(1/N)\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}\left(P1\right(t-K)\&CenterDot;P2(t-K)\right\}/\{(1/N)\left(\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}Abs\right(P1\left(t-K\right))\&CenterDot;(Abs<P2(t-K\left)\right)\}$

其中：

N＝为了计算相关系数在计算时间段期间采样的数量

k＝求和指标

p1＝时间t处的横摆加速度

p2＝时间t处的横向加速度。

在该方法中，步骤E还包括确定在至少预定的时间段中相关系数是否小于阈值。

该方法还包括：如果确定了车辆摇摆，则将独立的制动力施加到车辆的每个轮以建立与车辆摇摆相反相位的横摆运动的步骤。

该方法还包括，如果确定了车辆的摇摆，则降低引擎的转矩。

该方法还包括，如果确定了车辆的摇摆，则降低引擎的转矩。

该方法还包括：

F.确定车辆速度是否大于预定值；

G.确定横摆速率振荡的数量是否大于预定值；

H.确定横向加速度振荡的数量是否大于预定值；

I.如果分别地超过步骤D和步骤F的预定值，则确定正在发生车辆摇摆。

为了解决以上问题，一种车辆包括：

引擎；

多个轮；

制动系统，被配置成将独立的制动力施加到每个轮；

传感器，检测车辆在运动时的横摆加速度和横向加速度，以提供横摆加速度信号和横向加速度信号；以及

控制器，可操作地连接到引擎和制动系统，并且该控制器被配置成：

确定是否存在横摆加速度信号相对于横向加速度信号的相位移动；

计算所确定的相位移动的大小；

将相位移动的大小与阈值进行比较以确定车辆是否正在经历摇摆；以及

如果车辆正在经历摇摆，则执行下述操作中的至少一个：降低引擎的转矩以及将制动力独立地施加到每个轮。

为了解决以上问题，一种用于确定是否存在车辆摇摆并且降低车辆中的车辆摇摆的方法，该车辆包括：引擎、多个轮、制动系统、检测车辆在运动时的横摆加速度和横向加速度以提供横摆加速度信号和横向加速度信号的传感器；该方法包括：

确定是否存在横摆加速度信号相对于横向加速度信号的相位移动；

当确定存在相位移动时，计算该相位移动的大小；

通过将该相位移动的大小与阈值进行比较来确定所述车辆是否正在经历摇摆；以及

当确定车辆正在经历摇摆时，降低引擎的转矩和/或由制动系统将制动力独立地施加到一个或更多个轮。

发明的效果

根据用于确定车辆是否正在经历摇摆的方法的发明，通过监测是否存在横摆加速度信号相对于横向加速度信号的相位移动并且计算该相位移动的大小，在即使还存在对驾驶员转向运动有贡献的横摆加速度和横向加速度(即，对车辆躲避障碍有贡献的横摆加速度和横向加速度)的情况下，也可以确定车辆是否正在经历摇摆。

根据用于确定车辆是否正在经历摇摆的方法的发明，其可以被用作用于计算代表相位移动的大小的相关系数的一般公式。

根据用于确定车辆是否正在经历摇摆的方法的发明，即使发生了可以导致错误检测的相关系数的瞬时变化，也可以避免车辆的摇摆的错误检测。

根据用于确定车辆是否正在经历摇摆的方法的发明，可以缩短用于计算代表相位移动的大小的相关系数的计算时间。

根据用于确定车辆是否正在经历摇摆的方法的发明，即使发生了可以导致错误检测的相关系数的瞬时变化，也可以避免车辆的摇摆的错误检测。

根据用于确定车辆是否正在经历摇摆的方法的发明，可以缩短用于计算代表相位移动的大小的相关系数的计算时间。

根据用于确定车辆是否正在经历摇摆的方法的发明，即使发生了可以导致错误检测的相关系数的瞬时变化，也可以避免车辆的摇摆的错误检测。

根据用于确定车辆是否正在经历摇摆的方法的发明，将制动力独立地施加到每个轮降低了车辆的摇摆，以使得补偿了车辆的摇摇摆量。制动力也使车辆减速，并且从而降低了车辆的摇摆。

根据用于确定车辆是否正在经历摇摆的方法的发明，可以通过降低引擎的转矩来降低车辆的摇摆。

根据用于确定车辆是否正在经历摇摆的方法的发明，可以确定必须要降低的摇摆的发生。

根据车辆的发明，通过监测是否存在横摆加速度信号相对于横向加速度信号的相位移动并且计算该相位移动的大小，即使在还存在对驾驶员转向运动有贡献的横摆加速度和横向加速度(即，对车辆躲避障碍有贡献的横摆加速度和横向加速度)的情况下，也可以确定车辆是否正在经历摇摆。因此，可以避免车辆摇摆的错误检测。此外，因为其被构成为如果车辆正在摇摆则执行降低引擎的转矩和将制动力独立地施加到各个轮中的至少一个，所以可以降低车辆的摇摆。

根据用于确定车辆是否正在经历摇摆的方法的发明，通过监测是否存在横摆加速度信号相对于横向加速度信号的相位移动并且计算该相位移动的大小，即使在还存在对驾驶员转向运动有贡献的横摆加速度和横向加速度(即，对车辆躲避障碍有贡献的横摆加速度和横向加速度)的情况下，也可以确定车辆是否正在经历摇摆。因此，可以避免车辆摇摆的错误检测。此外，可以使用非暂时性的计算机可读介质非暂时地存储用于如果车辆正在摇摆则降低车辆的摇摆的控制程序。

附图说明

将结合以下简要地讨论的附图来描述在本文中所公开的方法和设备的各种实施例，在附图中，通过相同的附图标记来标出相同的元件和特征。

图1是配备有本文中所描述的摇摆的检测和降低设备或系统的车辆的一个示例的示意图。

图2是示意地示出如在本文中所公开的用于降低进行拖拽的车辆和挂车的摇摆的系统或设备的实施例。

图3的(a)和图3的(b)分别地描绘了在摇摆和躲避障碍期间被施加到车辆的力的方向。

图4绘出了在车辆的实际摇摆情况下、作为横摆加速度信号和横向加速度信号的函数的相关系数。

图5绘出了在车辆的实际躲避障碍情况下、作为横摆加速度信号和横向加速度信号的函数的相关系数。

图6示意地示出了车辆摇摆检测处理的示例。

图7示意地示出了车辆摇摆/振荡检测。

图8示意地示出了车辆摇摆进入/退出控制逻辑。

图9描绘了车辆摇摆的检测和降低处理的交叉相关系数计算。

图10示意地示出了车辆摇摆的检测和降低处理的制动器和引擎控制。

图11示意地示出了在进行拖拽的车辆上的制动力。

具体实施方式

图1示意地示出了包含在本文中所公开的车辆摇摆的检测和降低机构的车辆101的总体结构。因为挂车自身可以摇摆并且因此引发了对挂车进行拖拽的车辆中的摇摆，所以在本文中所公开的车辆摇摆的检测和降低机构具有与对挂车进行拖拽的车辆有关的有用的应用。因此，以下作为在对挂车进行拖拽的车辆中所使用的车辆摇摆的检测和降低机构，对车辆摇摆的检测和降低机构的实施例进行了讨论。然而，在本文中所公开的车辆摇摆的检测和降低机构不限于该考虑，其还适用于由于除了挂车之外的摇摆引发的影响所造成的车辆摇摆的检测和降低。例如，在诸如具有相对长的轴距的平板卡车的车辆的情况下，或由于其他摇摆引发的对车辆的影响，当车辆对另一车辆进行拖拽时可能发生不期望的车辆摇摆的实例。

制动系统电子控制单元ECU1、引擎系统电子控制单元ECU2以及车辆摇摆检测/降低电子控制单元ECU3通过通信总线彼此连接，以使得可以从其他控制单元馈送用于每个控制单元的信息。转向角度传感器SA检测检测转向盘SW的转向角δsw，纵向加速度传感器GX检测车辆纵向加速度Gx，横向加速度传感器GY检测车辆横向加速度Gy，以及横摆速率传感器YR检测车辆的横摆速率Yr。为每个轮WHfr、WHfl、WHrr、WHrl分别地设置轮速传感器WSfr、WSfl、WSrr、WSrl。这些轮速传感器经由通信总线电连接到每个电子控制单元ECU1至ECU3，以提供传感器信号。即，将来自轮速传感器的输出作为输入提供给电子控制单元ECU1至ECU3。

制动致动器BRK响应于制动踏板的操作而致动，或由制动系统电子控制单元ECU1独立于制动踏板的操作而致动。制动致动器BRK通常响应于制动踏板的压低，或独立于制动踏板的操作、响应于来自制动系统ECU1的信号来控制在每个轮上所施加的制动力。在制动致动器BRK中设置有压力传感器PS以用于检测由车辆驾驶员所进行的制动踏板BP的操作量，从而将其所检测到的压力Pmc馈送到制动系统ECU1。即使在车辆驾驶员未对制动踏板BP进行操作的情况下(即，独立于制动踏板的致动/操作)，也可以执行用于车辆摇摆的降低的制动力控制。

车辆101包括引擎10，引擎10可以将信息传送到引擎系统电子控制单元ECU2以及从引擎系统电子控制单元ECU2接收命令。引擎可以是内燃引擎、电动机、或是混合内燃引擎/电动机系统。

如图1所示，每个轮速传感器将具有与每个轮的旋转速度成比例的脉冲的信号Vwfr、Vwfl、Vwrr、Vwrl(即，轮速信号)馈送给制动系统电子控制单元ECU1，其中，基于从轮速传感器所馈送的轮速信号来计算沿着车辆纵向方向的车辆速度。加速踏板(未示出)的操作量由加速踏板传感器AP所检测，并且通过之前所描述的通信总线被馈送给引擎系统电子控制单元ECU2、制动系统电子控制单元ECU1以及车辆摇摆检测/降低电子控制单元ECU3。

参照图2，车辆速度、车辆横摆速率、转向角度、以及横向和纵向加速度被输入到车辆摇摆检测/降低电子控制单元ECU3。车辆摇摆检测/降低电子控制单元ECU3将引擎转矩请求输出到引擎系统ECU2并且将制动请求输出到制动系统ECU1。如以下详细描述地，可以使用车辆速度、车辆横摆速率、车辆纵向加速度、车辆横向加速度、以及转向盘角度作为对于车辆摇摆检测/降低电子控制单元ECU3的输入来执行对车辆的摇摆的检测和降低。将意识到，例如如果车辆未配备有纵向加速度传感器GX、横向加速度传感器GY等中的一个或更多个，则可以不需要使用所有这些输入。

在本文中所公开的方法和设备利用了下述事实：在车辆摇摆期间，由横向加速度所产生的横向力F沿着与方向D(即，向右)相反的方向(即，在图3的(a)中向左)作用在车辆V上，方向D是由横摆加速度所产生的动量M作用在车辆上的方向。相反，在躲避障碍期间，横向力F’沿着与动量M’作用在车辆上的方向D’相同的方向(即，在图3的(b)中为向左)作用在车辆上。因此，在摇摆期间这些力异相，并且在躲避障碍期间这些力同相，以及发现了可以使用这样的同相/异相关系来确定车辆状态是否为摇摆状态(与躲避障碍状态相对)。即，通过监测车辆的横摆加速度和横向加速度、确定在横摆加速度与横向加速度之间是否存在相位移动(不需要来自指示转向盘的转向运动的传感器的输入)、以及确定相位移动的大小，车辆摇摆检测/降低电子控制单元ECU3可以确定车辆是否在摇摆中行驶(即，车辆是否正在经历与躲避障碍情况相对的摇摆状态)。另外，如果车辆摇摆检测/降低电子控制单元ECU3确定车辆正在车辆摇摆状态中行驶，则车辆摇摆检测/降低电子控制单元ECU3确定车辆摇摆是否具有在引擎系统ECU2和制动系统ECU1的控制下确保降低的本质(即，可以对引擎和/或制动系统进行控制以降低或消除摇摆)。

更具体地，利用交叉相关等式来根据横摆加速度和横向加速度的测量值计算交叉相关系数(也被称为“相关系数”)，并且将所计算出的相关系数与参考值或阈值进行比较。在预定的时间段中所计算出的相关系数小于阈值指示可能存在需要校正或降低的摇摆状态。所计算出的相关系数大于阈值指示不存在需要校正或降低的摇摆。因此使用交叉相关系数来表示需要校正或降低的摇摆发生的可能性。作为示例，即使在未发生摇摆的情形下，如果在相对短的时间段中车辆正行驶在坏的道路上(例如，起伏不平的路)则相关系数可能小于阈值。

理想地，在横摆加速度信号与横向加速度信号成180度异相的情况下，相关系数将为-1(其为小于阈值的值)。另一方面，在横摆加速度和横向加速度仅是由于躲避障碍的情况下，这些信号将同相，并且相关系数将为+1(其为大于阈值的值)。还可能发生这些加速度部分地由于摇摆，并且部分地由于躲避障碍，在这种情况下相关系数将在+1与-1之间的某处。被用来与所计算出的相关系数进行比较以确定可能需要校正或降低的摇摆的存在的优选阈值为，例如，-0.3至-0.5，更优选地为-0.4。

需要在一定的时间段中观察相关系数与阈值之间的比较，这是因为可能发生相关系数的瞬时涨落，其可能造成错误摇摆检测。就这一点而言，优选的时间段为1秒至3秒，优选地为2秒。

可以被用来确定相关系数G(t)/G0(t)、表示为求和的一般公式是下面的公式(1)：

[数学公式1]

$\frac{\{\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}\left(P1\left(t-K\right)-P1ave\right)\&CenterDot;\left(P2\left(t-K\right)-P2ave\right)\}}{\{SQRT\left(\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}{\left(P1\left(t-K\right)-P1ave\right)}^2\right)\&CenterDot;SQRT(\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}{\left(P2\left(t-K\right)-P2ave\right)}^2\left)\right\}}$

其中：

N代表为了计算相关系数在计算时间段期间采样的数量，例如10个采样。

p1是横摆加速度。

p2是横向加速度。

p1ave是在计算时间段(例如，一秒)上p1的平均值。

p2ave是在计算时间段(例如，一秒)上p2的平均值。

SQRT是平方根。

为了减少计算时间，可以使用下面的替选公式(2)来计算相关系数。在此，使用高通滤波值来代替对横摆加速度和横向加速度进行平均(即，代替p1ave和p2ave)。

[数学公式2]

$\{\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}\left(P_1\right(t-K)\&CenterDot;P2(t-K\left)\right\}/\left\{SQRT\right(\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}P1{\left(t-K\right)}^2)\&CenterDot;\{SQRT\left(\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}P1{\left(t-K\right)}^2\right\}$

为了进一步减小计算时间，可以使用下面的替选公式(3)来计算相关系数。在此，通过每个信号的绝对值(Abs)的卷积来对横摆加速度和横向加速度的协方差进行归一化。

[数学公式3]

$\{(1/N)\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}\left(P1\right(t-K)\&CenterDot;P2(t-K)\&rsqb;/\{(1/N)\left(\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}Abs\right(P1\left(t-K\right))\&CenterDot;(Abs<P2(t-K\left)\right)\}$

图4示出了在车辆摇摆情况期间用于横摆加速度和横向加速度的实际车辆数据，并且示出了所计算出的相关系数G(t)/G0(t)。在持续的时间段中相关系数G(t)/G0(t)达到并且保持在值-1处或附近。因此，这是对于经历车辆摇摆情况的车辆可能发生的横摆加速度和横向加速度数据的图示。

图5示出了在车辆躲避障碍情况期间用于横摆加速度和横向加速度的实际车辆数据，并且示出了所计算出的相关系数G(t)/G0(t)。在持续的时间段中相关系数G(t)/G0(t)达到并且保持在值+1处或附近。因此，这是对于经历车辆躲避障碍情况的车辆可能发生的横摆加速度和横向加速度数据的图示。如之前所提及地，更为通常的是，车辆情况实际上是车辆摇摆和车辆躲避障碍的组合。如以下更详细讨论地，设备和方法在此实施车辆摇摆检测和降低处理，该车辆摇摆检测和降低处理对具有应当采取适当的动作来降低或消除车辆摇摆的特征(例如，持续时间和/或幅度)的车辆摇摆的这些情况进行标识。

以下首先参照图6来讨论用于检测和降低摇摆的处理。车辆摇摆检测和降低处理开始于步骤S110处，在步骤S110处将车辆速度、车辆横摆速率、车辆纵向加速度以及车辆横向加速度作为输入而输入到ECU3。然后处理继续到S120，在S120处对输入进行滤波。之后是S130，在S130处执行车辆摇摆检测和降低。以下更详细地描述车辆摇摆检测，以及当需要时进行的随后的车辆摇摆降低。

图6中的处理然后继续到S140，在S140处，在这个包含对挂车进行拖拽的车辆的所描述的实施例中，执行车辆摇摆/振荡进入/退出控制逻辑处理。以下参照图8更加详细描述进入/退出控制逻辑处理。在S140中所执行的操作之后，处理继续到S150，在S150处执行制动和引擎转矩控制，因此处理返回到S110以用于信号的输入。

图7示出了图6中S130的车辆摇摆或振荡检测。如图7所示，采用滤波后的输入在S210处开始处理例程。在此，滤波后的输入包括来自横摆速率传感器YR的横摆速率Yr和来自横向加速度传感器GY的车辆横向加速度或横摆速率Gy。实际上，针对滤波后的输入中的每个实施所示的例程。在S220处，检查滤波后的输入以确定最大和最小峰值。如以下更加详细讨论地，使用最大和最小值来确定振荡幅度，然后将振荡幅度与阈值(N2)进行比较。可以将对于周期的最小和最大峰值存储在ECU3的存储器中。然后，处理继续到S230，在S230处振荡计时器递增一。系统优选地包括用于三个滤波后的输入中的每个的振荡计时器，并且在S230处，用于各个滤波后的输入的振荡计时器递增一。在所公开的实施例中，当车辆启动时开始振荡计时器。如以下所讨论地，当满足条件#1或条件#2时，振荡计时器清零。

接下来，在S240处，确定条件#1是否为真。即，如图7的左上部所示，当满足所有三个注明的条件时，条件#1被确定为真(S240：是)。三个注明的条件是：1)滤波后的输入大于横摆阈值；2)振荡幅度大于可校准阈值；以及3)挂车的之前(紧接在前)的振荡方向不是向左。

赖以测量各个滤波后的输入的横摆阈值可以变化，并且优选地被设置为下述值：该值指示根据确定是否需要通过主动控制来进行摇摆降低的观点，振荡或横摆处于确保进一步考虑的水平。在所公开的实施例中，作为示例，将用于滤波后的输入中的每个的横摆阈值N1设置为+5度(deg)/s(在所公开的实施例中以正的角度代表向左的振荡或摇摆，并且以负的角度表示向右的振荡或摇摆)。

通过考虑当前振荡相对于之前振荡的振荡幅度来确定与可校准阈值进行比较的振荡幅度。例如，当第一次发现存在振荡时，将此振荡与0进行比较以使得如果车辆向左摇摆8度，则振荡幅度为8度。如果之后为向右8度的振荡，则将振荡幅度确定为16度(相对于+8度的之前振荡的-8度的当前振荡)。将振荡幅度与可校准阈值进行比较，例如可以依赖于特定车辆或制造商的期望和/或需求来将可校准阈值设置为适当的水平。在所公开的实施例中，作为示例，针对滤波后的输入中的每个使用10deg/s的可校准阈值N2。

出于确定之前的振荡是否为向左的目的，可以基于横向加速度传感器GY和横摆速率传感器YR的输出来确定车辆的振荡方向的确定。

如果在S240处确定条件#1为真(即，满足所有三个注明的条件)，则例程继续到S250，在S250处，振荡方向被设置为左，振荡计数根据情况而递增一，以及振荡计时器(其对振荡的持续时间进行计时)清零。系统优选地包括与滤波后的输入相关联的振荡计数器(即，对与来自横摆速率传感器YR的滤波后的横摆速率相关联的振荡计数的横摆(Yr)振荡计数，以及对与来自横向加速度传感器GY的滤波后的横摆速率或横向加速度相关联的振荡计数的横向加速度振荡计数器)，并且依赖于滤波后的输入被分析，合适的振荡计数器递增一。接着S250之后，例程继续到S280。

另一方面，如果在S240处确定条件#1不为真(即，至少未满足用于条件#1的三个注明的条件中的一个)，则处理继续到S260，在S260处，确定是否满足条件#2。即，如图4的中间左部所示，当满足所有三个注明的条件时条件#2被确定为真(步骤S260：是)。三个注明的条件是：1)滤波后的输入小于横摆阈值(即，滤波后的输入超过横摆阈值)；2)振荡幅度大于可校准阈值；以及3)挂车的之前(紧接在前)的振荡方向不向右。

再一次地，在条件#2中，赖以测量各个滤波后的输入的横摆阈值可以变化，并且优选地被设置为下述值：该值指示根据确定是否需要通过主动控制来进行摇摆降低的观点，振荡或横摆处于确保进一步考虑的水平。在所公开的实施例中，作为示例，将用于条件#2的横摆阈值N5设置为-5deg/s。

另外，与以上的条件#1的描述一致，通过考虑被分析的滤波后的输入的当前振荡相对于之前振荡的振荡幅度来确定与可校准阈值进行比较的振荡幅度。将振荡幅度与可以被设置为适当的水平的可校准阈值进行比较。在所公开的实施例中，作为示例，针对滤波后的输入中的每个使用10deg/s的可校准阈值N2。

另外，如以上关于条件#1所讨论地，出于确定之前的振荡是否为向右的目的，可以基于横向加速度传感器GY和横摆速率传感器YR的输出来确定车辆的振荡方向的确定。

如果在S260处确定条件#2为真(即，满足所有三个注明的条件)，则例程继续到S270，在S270处，振荡方向被设置为右，振荡计数器根据情况而递增一，以及振荡计时器清零。然后，例程继续到S280。

如果在S260处确定条件#2不为真(即，至少未满足用于条件#2的三个注明的条件中的一个)，则处理继续到S280。

在S280处，确定条件#3是否为真。即，如在图7的下方左手部分所示，当满足两个注明的条件中至少一个时确定条件#3为真。两个注明的条件是：1)车辆速度小于允许或可允许的车辆速度；以及2)振荡计时器大于可校准时间。当车辆以相对低的速度行驶时，可能出现的振荡不具有显著的问题。例如，可以依赖于期望的阈值或处理摇摆的灵敏度来将允许或可允许的车辆速度设置为期望的水平。在所公开的实施例中，作为示例，将允许或可允许的车辆速度N3设置为50km/hr。

如果在S280处确定用于正在考虑的滤波后的输入的振荡计时器大于可校准时限N4(在所公开的实施例中，作为示例，其被设置为5秒)，则确定对于可校准时限时间段不满足条件#1和条件#2。

如果确定条件#3为真(即，满足用于条件#3的两个注明的条件中的至少一个)，则处理继续到S290，在S290处，确定振荡方向既不是向左也不是向右，并且振荡计数清零。从S290起，例程继续到在图8中详细地示出的摇摆/振荡进入/退出控制逻辑。另一方面，如果在S280未满足用于条件#3的两个注明的条件中的至少一个(即，车辆速度大于允许速度N3并且振荡计时器小于可校准时限N4)，则处理从S280继续到S300。

因此，在S240和S260中的条件#1和条件#2分别地标识了下述情形：在该情形中，已经检测到横摆或振动，并且根据确定是否需要通过主动控制来进行摇摆或振荡降低的观点，振荡或横摆处于确保进一步考虑的水平。在S240处的条件#1确定了向左的这样的横摆或振荡的存在，而同时在S260处的条件#2确定了向右的这样的横摆或振荡的存在。如果满足了条件#1或条件#2，则然后在S280确定车辆速度是否小于允许速度。如果是这样，则考虑由于低的车辆速度，振荡或横摆不具有显著的问题，并且振荡方向被设置为0。如果既未满足条件#1也未满足条件#2，并且在S280处确定车辆速度小于允许速度N3或振荡计时器大于可校准时限N4，则也将振荡方向设置为0。

参照图8，在S300处，以之前所讨论的并且在此结合图9所描述的交叉相关系数的计算开始车辆摇摆/振荡进入/退出控制逻辑。如图9所示，在步骤S410接收来自横摆加速度检测器和横向加速度检测器的信号。然后，在步骤S420中利用前述的相关系数公式中的一个(例如，公式3)来计算相关系数，然后在图9的步骤S430该相关系数被用来与阈值进行比较。如果相关系数小于阈值(例如，为-1的相关系数将被认为小于为-0.4的优选阈值)，则操作继续到步骤S440，在S440处，交叉相关系数计时器递增一，以使得可以确定在等于或超过预定时间段T的时间段中交叉相关系数是否小于阈值。如果在步骤S430中发现交叉相关系数大于阈值，则操作继续到S450，在S450处，交叉相关系数计时器清零。然后，结束交叉相关系数计算。

重新参照图8，步骤S310包括条件#4是否为真的确定。即，如在图8的左上部所示，当满足所有五个注明的条件时，条件#4被确定为真(S310：是)。五个注明的条件是：1)车辆速度大于允许(可允许)速度N3；2)由横摆速率(Yr)振荡计数器所确定的计数次数大于开始值(将在下面讨论)；3)由横向加速(Gy)振荡计数器所确定的计数次数大于开始值(将在下面讨论)；4)交叉相关计时器超过开始值(T1)；以及5)制动器关闭，意味着驾驶员未压下制动踏板。

在所公开的实施例中，横摆速率(Yr)振荡计数和横向加速度(Gy)振荡计数赖以进行比较的进入(参考)值X1相同，并且作为示例被示出为三个计数。就这点而言，要理解，在所公开的实施例中，一个计数指的是一个振荡。因此，三个计数指的是三个振荡，意味着在一个方向(例如向左)上的振荡、在相反的方向(例如，向右)的振荡，以及返回到该一个方向(例如，向左)的振荡。当然，可以使用其他开始值，以及将振荡计数其中的每个(即，横摆(Yr)振荡计数器和横向加速度(Gy)振荡计数器)与不同的开始值进行比较。

在所公开的实施例中，尽管如果期望可以使用其他值，但是作为示例开始值T1(相对于该值来测量交叉相关计时器)可以是两秒。另外，可以以已知的方式来确定制动器是否为关(即，驾驶员是否压下制动踏板)的确定，例如通过检测制动踏板的操作的传感器。

如果在S310确定条件#4为真(即，满足所有五个注明的条件)，则确定发生了需要降低的摇摆。摇摆降低降低了车辆中的摇摆，从而还降低了挂车中的摇摆。因此，处理继续到S320，在S320处，接通摇摆降低(在本实施例中为挂车摇摆降低，TSR)(例如摇摆降低开关)，因此处理继续到S330，在S330处，如参照图10详细地描述地执行摇摆制动和引擎控制。

在S310处，如果确定条件#4不为真(即，如果未满足五个注明的条件中的至少一个)，则例程继续到S340，在S340处确定条件#5是否为真或是否满足条件#5。即，如图8的左下部所示，当满足下述条件时条件#5被确定为真(S340：是)：1)车辆速度小于允许速度；或2)横摆速率(Yr)振荡计时器大于振荡时限(即，幅度小于幅度阈值的振荡中的每个至少持续某个数量的秒数)并且横向加速度(Gy)振荡计时器大于振荡时限(即，幅度小于幅度阈值的振荡中的每个至少持续某个数量的秒数)；或3)制动器打开，意味着驾驶员压下制动踏板。在条件#5中，三个可选条件中的一个(在替选条件中所列出的第二个)实际上包括满足两个条件，即，横摆速率(Yr)振荡计时器大于振荡时限并且横向加速度(Gy)振荡计时器大于振荡时限。

在所公开的实施例中，横摆速率(Yr)振荡计时器和横向加速度(Gy)振荡计时器与其进行比较的振荡时限(N4)相同并且作为示例为5秒。当然，可以使用其他振荡时限值，并且可以将横摆速率(Yr)振荡计时器和横向加速度(Gy)振荡计时器与不同的各个振荡时限值进行比较，而不是与相同的时限值进行比较。因此，如果振荡移动非常缓慢，则不需要进行降低。

如果确定条件#5为真(即，如果满足三个注明的条件中的至少一个)，则流程继续到S350，在S350处关断摇摆降低(TSR)。之后，处理继续到S330。在S340中条件#5不为真(即，未满足用于条件#5的三个注明的条件中的任一个)的确定之后，处理继续到S330。

根据图10所示的处理或例程来实施在图8中的S330处所注明的摇摆制动和引擎控制。处理开始于S500处，在S500处，确定挂车摇摆降低(TSR)是否开启。如果挂车摇摆降低未开启，则如在S510和S520处所注明地不发送制动控制请求和引擎转矩控制请求。

另一方面，如果挂车摇摆降低(TSR)开启，则例程继续到S530，在S530处，基于车辆速度计算目标轮压。例如，如果车辆以100km/hr行驶，则与如果车辆以60km/hr行驶相比可以计算出相对大的目标轮压。接下来，在S540，计算前轮与后轮之间适当的制动压力分布，之后，在S550处进行内轮与外轮之间的压力分布的计算。可以以与出于抵消横摆的目的而在自动稳定控制系统中所使用的类似的方式来计算前轮与后轮的制动压力分布以及内轮和外轮的制动压力分布。

接下来，在S560处，基于横摆速率和道路表面摩擦系数(μ)来补偿制动压力。再一次地，这可以以出于抵消横摆的目的而在自动稳定控制系统中所使用的类似的方式来完成。之后，根据所确定的压力在S570中激活各个轮的制动，以降低车辆速度和摇摆(包括挂车摇摆)。即，从车辆摇摆/降低ECU3向制动系统ECU1发出请求以根据所计算出的制动压力将制动施加到车辆101的各个轮。然后，在S580处，基于横摆速率和道路表面摩擦系数(μ)来计算引擎转矩降低量。引擎转矩降低量可以以出于抵消横摆的目的而在自动稳定控制系统中所使用的类似的方式来完成。在S580之后，在S590处实施所计算出的引擎转矩降低量。即，车辆摇摆检测/降低ECU3将请求发送到引擎系统ECU2以根据所计算出的引擎转矩降低量来执行转矩降低。

如所提及的，以上所描述的摇摆检测和降低处理在进行拖拽的车辆处于由所附接的摇摆挂车所导致的横向周期振荡中具有有用的应用。为了检测车辆是否处于横向振荡状态中，依赖于来自横摆速率传感器和横向加速度传感器的信号。

根据在本文中所公开的实施例的挂车摇摆降低处理降低引擎转矩，并且施加制动压力以停止和/或减少由于摇摆的挂车所导致的进行拖拽的车辆的振荡的严重程度。当检测到进行拖拽的车辆的横向振荡，并且需要解决该横向振荡时，车辆摇摆检测/降低ECU3将消息发送到引擎系统ECU2以降低引擎转矩，并且车辆摇摆检测/降低ECU3还将指令发送到制动系统ECU1，以独立地控制施加到进行拖拽的车辆的四个轮中的每个的制动压力。

将意识到，通过以之前所描述的方式监测相关系数来避免车辆摇摆(例如，与挂车摇摆相关联)的错误检测。使用相关系数，车辆摇摆检测/降低ECU3区分车辆躲避障碍和车辆摇摆，对于车辆躲避障碍不需要适当的控制(例如，摇摆制动和引擎控制)，对于车辆摇摆(例如依赖于摇摆的严重程度和持续时间)可能需要适当的控制(例如，摇摆制动和引擎控制)。就这点而言，车辆摇摆检测/降低ECU3构成了用于在不需要来自提供关于转向盘角度(旋转角度)的输入的传感器的输入的情况下区分车辆躲避障碍与车辆摇摆的装置的示例，并且当确定存在超过预定水平多于预定的时间周期(T1)的车辆摇摆时，与引擎系统ECU2和/或制动系统ECU1进行通信以降低车辆摇摆。因此，本文中的设备和方法确定车辆摇摆条件而不使用转向角度。

当发生摇摆检测时，制动压力BPfr、BPfl、BPrr、BPrl优选地被引入到车辆101的所有四个轮上，并且制动压力由车辆速度、表面摩擦、以及车辆横摆所确定。在沿着车辆横摇摆动量的方向上的车辆外侧车轮上的制动力较强。例如，如图11所示，在外侧前轮WHfr上的制动压力BPfr最强，以使得从制动压力所生成的车辆力VF抵消由挂车102所生成的摇摆力/动量SF，从而降低车辆101和挂车102的摇摆。从制动压力所生成的车辆力VF还使得车辆101减速，从而降低摇摆。因此，来自车辆的制动输入抵消了由挂车所生成的摇摆动量，并且降低了车辆和挂车的摇摆。制动压力还使得车辆减速，从而降低了摇摆。

当下面的条件中的一个或更多个发生时，优选地退出或结束摇摆降低控制处理：1)车辆振荡返回到正常；2)车辆速度下降到低于允许或可允许速度(例如，50km/hr(kph(千米/小时)))；3)驾驶员多次反相转向大于开始值(例如，50度)；以及4)驾驶员以足够的力压低制动踏板。

在此，本公开的另一方面包括非暂时性的有形的计算机可读介质(例如，由制动系统ECU1、引擎系统ECU2以及车辆摇摆检测/降低ECU3中的一个或更多个所构成的控制器)，其存储控制程序，该控制程序用于确定是否存在车辆的摇摆并且实现控制以降低车辆中的车辆摇摆，该车辆包括：引擎10、多个轮WHfr、WHfl、WHrr、WHrl、检测运动时车辆的横摆加速度和横向加速度以提供横摆加速度信号和横向加速度信号的传感器GY、YR；该控制程序使得计算机能够执行控制，该控制包括：确定是否存在横摆加速度信号相对于横向加速度信号的相位移动；当确定存在相位移动时，计算该相位移动的大小；通过将该相位移动的大小与阈值进行比较来确定车辆是否正在经历摇摆；以及，当确定车辆正在经历摇摆时，降低引擎的转矩和/或由制动系统将制动力独立地施加到一个或更多个轮。

以上所讨论的处理可以在车辆启动时自动地初始化，或可以通过开关(诸如由驾驶员所操作的开关或当挂车可操作地连接到车辆以用于拖拽时所激活的开关)的应用手动地初始化。

应当理解，尽管以上所描述的实施例包括具有四个轮的车，但是该方法和设备也适用于具有任何数量的轮的车辆。还应当理解，尽管参照挂车描述了该方法和设备，但是方法和设备还适用于第一车辆拖拽第二车辆的情形，并且还适用于期望车辆摇摆的检测、以及如果需要期望随后的摇摆的控制和降低的其他情形。

尽管以上参照所公开的实施例描述了本发明，但是应当理解对于本领域内普通技术人员，在不背离本文所限定的本发明的精神和范围的情况下，各种修改是明显的。

工业适用性

可以适用于发生不期望的摇摆的车辆。

参考标记的说明

ECU1制动系统电子控制单元，ECU2引擎系统电子控制单元，ECU3车辆摇摆检测/降低电子控制单元，GY横向加速传感器，YR横摆速率传感器。

Claims (13)

1.一种确定车辆是否正在经历摇摆的方法，包括：

A.经由传感器来检测运动的车辆的横摆加速度，并且提供横摆加速度输出；

B.采用传感器来检测所述运动的车辆的横向加速度，并且提供横向加速度信号；

C.确定是否存在所述横摆加速度信号相对于所述横向加速度信号的相位移动；

D.计算在步骤C中所确定的所述相位移动的大小；以及

E.将所述相位移动的大小与阈值进行比较。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤D的所述计算包括通过下述公式来计算相关系数：

$\frac{\{\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}\left(P1\right(t-K)-P1ave)\&CenterDot;\left(P2\right(t-K)-P2ave)\}}{\{SQRT\left(\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}{\left(P1\right(t-K)-P1ave)}^2\right)\&CenterDot;SQRT\left(\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}{\left(P2\right(t-k)-P2ave)}^2\right)\}}$

其中：

N＝为了计算所述相关系数在计算时间段期间采样的数量

k＝求和指标

p1＝时间t处的横摆加速度

p1ave＝p1的平均横摆加速度值

p2＝时间t处的横向加速度

p2ave＝平均横向加速度

SQRT＝平方根。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤E还包括确定在等于或大于预定的时间段的时间段中所述相关系数是否小于所述阈值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤D的所述计算包括通过下述公式来计算相关系数：

$\{\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}\left(P1\right(t-K)\&CenterDot;P2(t-K\left)\right\}/\&lsqb;SQRT\left(\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}P1{\left(t-K\right)}^2\right)\&CenterDot;\{SQRT\left(\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}P1{\left(t-K\right)}^2\right\}$

其中：

N＝为了计算所述相关系数在计算时间段期间采样的数量

k＝求和指标

p1＝时间t处的横摆加速度

p2＝时间t处的横向加速度

SQRT＝平方根。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤E还包括确定在等于或大于预定的时间段的时间段中所述相关系数是否小于所述阈值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤D的所述计算包括通过下述公式计算相关系数：

$\left\{(1/N)\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}\right(P1\left(t-K\right)\&CenterDot;P2\left(t-K\right)\}/\{\left(1/N\right)\left(\underset{K=0}{\overset{N-1}{\&Sigma;}}Abs\right(P1\left(t-K\right))\&CenterDot;(Abs\left(P2\left(t-K\right)\right)\}$

其中：

N＝为了计算所述相关系数在计算时间段期间采样的数量

k＝求和指标

p1＝时间t处的横摆加速度

p2＝时间t处的横向加速度。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤E还包括确定在等于或大于预定的时间段的时间段中所述相关系数是否小于所述阈值。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：如果确定了车辆摇摆，则将独立的制动力施加到所述车辆的每个轮以建立与所述车辆摇摆相反相位的横摆运动的步骤。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：如果确定了车辆的摇摆，则降低引擎的转矩。

10.根据权利要求1所述的方法，还包括：如果确定了车辆的摇摆，则降低引擎的转矩。

11.根据权利要求1所述的方法，还包括：

F.确定车辆速度是否大于预定值；

G.确定横摆速率振荡的数量是否大于预定值；

H.确定横向加速度振荡的数量是否大于预定值；

I.如果所述相位移动的大小超过步骤E中的阈值以及所述车辆速度大于步骤F的预定值，则确定正在发生车辆摇摆。

12.一种车辆，包括：

引擎；

多个轮；

制动系统，被配置成将独立的制动力施加到每个轮；

传感器，检测车辆在运动时的横摆加速度和横向加速度，以提供横摆加速度信号和横向加速度信号；以及

控制器，可操作地连接到所述引擎和所述制动系统，并且所述控制器被配置成：

确定是否存在所述横摆加速度信号相对于所述横向加速度信号的相位移动；

计算所确定的相位移动的大小；

将所述相位移动的大小与阈值进行比较以确定所述车辆是否正在经历摇摆；以及

如果所述车辆正在经历摇摆，则执行下述操作中的至少一个：降低所述引擎的转矩以及将制动力独立地施加到每个轮。

13.一种用于确定是否存在车辆摇摆并且降低车辆中的所述车辆摇摆的方法，所述车辆包括：引擎、多个轮、制动系统、检测所述车辆在运动时的横摆加速度和横向加速度以提供横摆加速度信号和横向加速度信号的传感器；所述方法包括：

确定是否存在所述横摆加速度信号相对于所述横向加速度信号的相位移动；

当确定存在相位移动时，计算所述相位移动的大小；

通过将所述相位移动的大小与阈值进行比较来确定所述车辆是否正在经历摇摆；以及

当确定所述车辆正在经历摇摆时，降低所述引擎的转矩和/或由所述制动系统将制动力独立地施加到一个或更多个轮。