CN104411550B - 用于以补偿的轮速来运行车轮滑转调节装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行车辆的车轮滑转调节装置的方法，其包括确定车辆车轮的在转弯行驶时在车轮转速差方面被补偿的轮速作为车轮滑转调节装置的输入变量，其中：a)由车辆在转弯行驶期间的行驶行为测定车辆的转向中性、转向不足或转向过度的行驶状态；b)根据测定的行驶状态，将参考‑横摆角速度或实际‑横摆角速度用于计算与车辆上选择的点相关的转弯半径；c)由与选择的点相关的转弯半径为车辆的至少几个车轮确定与车轮相关的转弯半径；d)由所述转弯半径和一个共同的参考‑转弯半径为所述车轮确定参考因子；e)由参考因子和所测量的轮速为所述车轮分别确定补偿的轮速；f)对于所述车轮将补偿的轮速用作车轮滑转调节装置的输入变量。

Description

用于以补偿的轮速来运行车轮滑转调节装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于运行车辆的车轮滑转调节装置的方法，该方法包括确定车辆车轮的在转弯行驶时在车轮转速差方面被补偿的轮速作为用于车轮滑转调节装置的输入参量；以及本发明涉及一种按照这种方法运行的车轮滑转调节装置。此外，本发明还涉及一种包含这种车轮滑转调节装置的行驶动态调节装置。
背景技术
车轮滑转调节装置、如ABS(防抱死系统)或者ASR(驱动防滑系统)的目标是，把在车轮上出现的制动滑转率或驱动滑转率调整或者限制到最佳的滑转率。最佳的制动滑转率例如是12％。通过把有关车轮的轮速与中心的参考速度进行比较来确定车轮滑转率。所测量的车轮滑转率除了包括作为制动滑转率或驱动滑转率的纵向滑转率组成部分(该纵向滑转率应该在ABS或ASR的范围内调节)之外，还包括在行驶通过弯道时产生的组成部分，因为弯道外侧的车轮比弯道内侧的车轮转得快。该弯道滑转份额在于在转弯行驶时车轮之间的转速差并且取决于车轮在车辆上的位置(前/后；左/右)、转弯半径、车辆几何结构以及车速。在这样的情况下，由于信息仅来自于车轮转速传感器，ABS或者ASR“不知道”所测量的车轮之间的转速差是由车轮上的不同摩擦系数(μ-split)还是由转弯行驶造成的。
为了在制动滑转调节(ABS)期间补偿在转弯行驶时车轮之间的转速差，按照现有技术，在制动之前观测并且在制动情形下确定制动滑转时考虑车轮之间的转速差。例如在DE 42 01 675 C1或者DE 195 22 634 A1中描述了一种这样的在ABS期间内在转弯行驶时车轮之间的转速差补偿。
然而，如果转弯半径在制动期间改变，例如如果驾驶者在车辆已经处于转弯行驶中时改变转向角，那么在车轮之间的转速差不再被精确地补偿。特别是，在ABS调节期间制动滑转率小时，由转速差造成的误差按百分比计算可能变得非常大。
与此相对，本发明的目的在于，进一步开发开头所述类型的方法，使得尤其是即使转弯半径在转弯行驶的过程中改变，也尽可能精确地实施车轮滑转调节。
按照本发明，所述目的通过并列的如下所述的特征来实现。
发明内容
本发明基于以下构思，即，将来自尤其本就在行驶动态调节装置中存在的传感器、例如转向角传感器、速度传感器和横摆角速度传感器的数据用于确定实时驶过的、与在车辆上选择的点相关的转弯半径。转弯半径通常沿着车辆的纵向方向变化，因为车辆运动的基点位置位于后轴的延长线中。
在考虑在选择的点上确定的转弯半径的情况下并且在考虑轴距和轮距的情况下，能够为每个单轮计算驶过的转弯半径。通过把与车轮相关的转弯半径互相进行比较，能够与可能额外存在的在有关车轮上的以制动滑转或者驱动滑转形式的纵向滑转无关地确定每个车轮的取决于转弯行驶的速度份额。由此可以消除转弯行驶对车轮滑转调节的影响，这以有利的方式提高车轮滑转调节的调节质量。
为此提出一种用于运行车辆的车轮滑转调节装置的方法，该方法包括确定车辆车轮的在转弯行驶时在车轮转速差方面被补偿的轮速，所述被补偿的轮速作为用于车轮滑转调节装置的输入参量，其中，
a)由车辆在转弯行驶期间的行驶行为测定车辆的转向中性的、转向不足的或者转向过度的行驶状态；
b)根据所测定的转向中性的、转向不足的或者转向过度的车辆的行驶状态，将参考-横摆角速度或者实际-横摆角速度用于计算与在车辆上选择的点相关的转弯半径；
c)由与选择的点相关的转弯半径为车辆的至少几个车轮确定与车轮相关的转弯半径；
d)由与车轮相关的转弯半径和共同的参考-转弯半径为车辆的所述至少几个车轮确定参考因子，并且
e)由参考因子和所测量的轮速为车辆的所述至少几个车轮确定被补偿的轮速，并且
f)对于车辆的所述至少几个车轮，将被补偿的轮速用作用于车轮滑转调节装置的输入参量。
在步骤e)中确定的补偿的轮速在未发生制动滑转或者驱动滑转的车轮中基本上一样大。相反假如在一个或在多个车轮上出现制动滑转或者驱动滑转，那么制动滑转或者驱动滑转的车轮的在步骤e)中所测定的补偿的轮速明显不同于未发生制动滑转或者驱动滑转的车轮的补偿的轮速，从而在这样的、也就是说按照补偿的轮速标识的制动滑转或者驱动滑转的车轮上激活制动滑转调节装置或者驱动防滑系统。
因此，本发明还涉及一种车轮滑转调节装置，该车轮滑转调节装置构造成基于按照本发明的方法所测定的补偿的轮速来实施车轮滑转调节。在这种车轮滑转调节装置中，调节质量非常高，因为在轮速被补偿的情况下已消除了在转弯行驶时车轮之间的转速差的影响。
因为最终用于确定补偿的轮速的传感器数据来自于传感器，如转向角传感器、速度传感器和横摆角速度传感器，也就是来自于本就在行驶动态调节装置中存在的传感器，所以按照本发明的方法最好地适合用于在行驶动态调节装置的范围内实施。因为不需要另外的传感器。
备选地，在没有行驶动态调节装置的情况下，这样的传感器当然也可以额外地设置在车轮滑转调节装置中。
通过在如下提出的措施，上面给出的本发明的有利的进一步扩展方案和改进方案是可能的。
尤其优选地，在步骤b)中，
b1)当测定车辆处于转向中性的行驶状态时，将参考-横摆角速度或者实际-横摆角速度，
b2)当测定车辆处于转向不足的行驶状态时，将实际-横摆角速度，和
b3)当测定车辆处于转向过度的行驶状态时，将参考-横摆角速度用于计算与选择的点相关的转弯半径。
在转向中性的行驶状态情况下，在后轴中心上的基于参考-横摆角速度和实际-横摆角速度计算的两个转弯半径的变化曲线和大小是大致相同的。因此，在这种情况下可以将参考-横摆角速度和实际-横摆角速度用于计算与选择的点相关的转弯半径。
在转向过度或者转向不足的车辆行为情况下，转弯半径之一不是实际行驶的转弯半径，而是明显较小的转弯半径。在转向不足的车辆行为情况下，由转向角或者参考横摆角速度计算出的转弯半径小于实际驶过的转弯半径，因为车辆可以不遵照由转向角确定的规定。在转向过度的车辆行为情况下，所测量的横摆角速度表示不是由驶过的弯道的转弯半径、而是由离心运动产生的车辆转动。因为对于制动滑转调节来说相应只有在相应车轮上的纵向滑转或者纵向速度是重要的，所以必须消除由转向不足或者转向过度造成的横向速度份额。这通过以下方式来实现，即，从基于参考-横摆角速度和实际-横摆角速度计算的两个转弯半径中选出具有较大贡献并且因而代表另一弯道的那个转弯半径。
因此，在转向不足的行驶状态中，基于实际测量的横摆角速度来计算与选择的点相关的转弯半径。而在转向过度的行驶状态中，基于参考横摆角速度来计算与选择的点相关的转弯半径，以该转弯半径实施转弯行驶直到车辆不稳定。
此外尤其优选地，把在车辆的后轮之间设置在后轮的旋转轴上的中心点用作在车辆上选择的与转弯半径相关的点。该选择的点便例如是后轴的设置在后轴上的中心点。
按照一种进一步扩展方案，在上述步骤b)中计算与选择的点相关的转弯半径，该转弯半径作为在所测量的车速和横摆角速度的值的比例算出。
此外，在上述步骤c)中优选为车辆的所述至少几个车轮由与选择的点相关的转弯半径和车辆的轴距以及轮距来确定与车轮相关的转弯半径。
尤其优选，在上述步骤d)中，共同的参考-转弯半径是与选择的点(即在这里例如是后轴的中心点)相关的转弯半径。然后得出补偿的轮速的对称的并且与半径无关的速度变化曲线。
此外优选，在上述步骤d)中由与车轮相关的转弯半径和共同的参考-转弯半径的比例来确定参考因子。
按照一种进一步扩展方案，在上述步骤e)中由所测量的轮速和配设的参考因子的比例来确定补偿的轮速。
如上面已经提到的，本发明还涉及一种车轮滑转调节装置，该车轮滑转调节装置构造成基于按照如本发明所述的方法所测定的补偿的轮速来实施车轮滑转调节。尤其是，本发明还涉及一种行驶动态调节装置，该行驶动态调节装置包括这样的车轮滑转调节装置以及用于检测实际-横摆角速度的横摆角速度检测装置、一种用于检测转向角的转向角传感器，该转向角用于计算参考横摆角速度。
尤其地，行驶动态调节装置的特征在于控制器，在该控制器中储存有用于实施上述方法的程序。在该控制器中尤其储存有车辆的轴距以及轮距的值，借助这些值并且借助与选择的点相关的转弯半径在上述步骤c)中为车辆的所述至少几个车轮计算与车轮相关的转弯半径。
按照本发明的方法的详细过程通过以下对实施例的阐述变清楚。
附图说明
在附图中，唯一的视图示出车辆的在转弯行驶时车轮的示意性俯视图。
具体实施方式
在如ABS(防抱死系统)或ASR(驱动防滑系统)的车轮滑转调节装置的范围内实施按照本发明的方法，该方法把在车辆的车轮上出现的制动滑转率和/或驱动滑转率调整或者限制到最佳的滑转率。车轮滑转调节装置集成在行驶动态调节装置、如ESP(电子稳定程序)中。
来自转向角传感器的转向角δ、来自横摆角速度检测装置的实际-横摆角速度ωz_meas以及来自轮速传感器的车速v作为传感器信息提供给行驶动态调节装置的控制器。在行驶动态调节装置的控制器中也基于转向角δ和车速v计算参考-横摆角速度ωz_ref，该参考-横摆角速度是驾驶者所希望的目标-横摆角速度。
借助接下来所描述的方法，为优选全部的车辆车轮计算补偿的轮速，在所述补偿的轮速中消除了车辆车轮的由于转弯行驶而存在的转速差的影响。
按照第一方法步骤，基于参考-横摆角速度ωz_ref和基于实际-横摆角速度ωz_meas按照公式R＝ν/ω分别计算与在车辆上选择的点相关(在此例如与后轴中心相关)的转弯半径Rra_ref或者Rra_meas：
Rra_ref＝v/ωz_ref
Rra_meas＝v/ωz_meas (1)
在转弯行驶期间的稳定行驶或转向中性的情况下，在此例如在后轴中心上的两个转弯半径Rra_ref或Rra_meas的变化曲线和大小是大致相同的。在转向过度或转向不足的车辆行为情况下，转弯半径Rra_ref或Rra_meas分别不表示实际行驶的转弯半径，而表示明显较小或较大的转弯半径。
众所周知，在转向过度时车辆以比与转向回转相当的转弯半径小的转弯半径行驶，而在转向不足时车辆以更大的转弯半径行驶。然而转向中性意味着，行驶的转弯半径几乎与转向回转相当。这些行驶状态可以按照行驶动态参量(例如转向轮转角、侧倾角和浮动角)来测定或者区分，这些参量通过合适的传感器来获取。
在转向不足的车辆行为情况下，由转向角δ或者参考横摆角速度ωz_ref计算出的转弯半径Rra_ref比实际驶过的转弯半径小，因为车辆可以不遵照由转向角δ确定的规定。在转向过度的车辆行为情况下，所测量的横摆角速度ωz_meas表示不是由驶过的弯道的转弯半径、而是由离心运动引起产生的车辆转动。
因为对于制动滑转调节来说相应只有在相应车轮上的纵向滑转或者纵向速度是重要的，所以必须消除由转向不足或者转向过度造成的横向速度份额。这通过以下方式实现，即，从两个转弯半径Rra_ref或者Rra_meas中选出具有较大贡献的并且因而代表另一弯道的那个转弯半径。
因此，在转向不足的行驶状态中，基于实际测量的横摆角速度ωz_meas来计算这里例如在后轴中心上的转弯半径Rra_meas。而在转向过度的行驶状态中，基于参考横摆角速度ωz_ref来计算这里例如在后轴中心上的转弯半径Rra_ref，以该转弯半径来实施转弯行驶直到车辆不稳定。在稳定行驶或转向中性时，可以利用这里例如在后轴中心上的两个转弯半径中的任一转弯半径Rra_meas或Rra_ref。
然后按照一个继续的步骤，由在行驶动态调节装置的控制器的存储器中存储的参量：车辆的轴距l_wheelbase和轮距b_track、基于根据(转向中性的、转向过度的、转向不足的)行驶状态测定的这里例如在后轴中心上的转弯半径Rra_ref或Rra_meas来确定车辆的各个车轮的转弯半径。
从按照等式(1)根据(稳定的、转向过度的、转向不足的)行驶状态测定的转弯半径Rra_ref或者Rra_meas作为在后轴中心上的转弯半径Rra出发，如图所示地，然后为车辆后轴的右轮(r)和左轮(l)得出转弯半径Rr(l/r)：
Rr(l/r)＝Rra±1/2b_track (2)
其中：
Rr(l/r)＝后轴的右轮(r)和左轮(l)的转弯半径，
Rra＝在后轴中心上的转弯半径，
b_track＝轮距。
对于前轴(f)的右轮(r)和左轮(l)得到转弯半径Rf(l/r)：
其中：
Rf(l/r)＝前轴的右轮(r)和左轮(l)的转弯半径
Rr(l/r)＝后轴的右轮(r)和左轮(l)的转弯半径，
l_wheelbase＝轴距。
由这些与车轮相关的转弯半径Rf(l/r)(前轮)或者Rr(l/r)(后轮)的互相比较能够与在相关车轮上的可能额外存在的制动滑转无关地确定每个车轮的由转弯行驶决定的速度份额。
为了建立轮速互相间在转弯行驶调整后的可比性，将按照等式(2)或(3)计算出的与车轮相关的转弯半径Rf(l/r)(前轮)或者Rr(l/r)(后轮)与一个共同的参考-转弯半径的比例作为参考因子kfl、kfr、krl、krr(见下面的等式(4)至(7))。该共同的参考-转弯半径原则上是可自由选择的，然而平均的后轴半径Rra是合适的，因为然后可以形成补偿的轮速的对称的并且与半径无关的速度变化曲线。
对于作为与车轮相关的转弯半径Rf(l/r)(前轮)或者Rr(l/r)(后轮)与共同的参考-转弯半径(平均的后轴转弯半径Rra)的比例的参考因子kfl、kfr、krl、krr便适用：
因此，例如左前轮的轮速信息可以映射到后轴中心上，以便通过用左前轮的所测量的轮速vfl除以与该车轮相配的参考因子kfl得到在转弯行驶时的转速差方面被补偿的轮速。
vfl_c＝vfl/kfl (8)
以相似的方式、也就是说按照等式(8)，计算在右前轮上的补偿的轮速vfr_c、在左后轮上的补偿的轮速vrl_c和在右后轮上的补偿的轮速vrr_c。
由于补偿由转弯行驶决定的转速差，如此测定的补偿的轮速vfl_c、vfr_c、vrl_c、vrr_c对于所有在转弯行驶时未发生制动滑转或者驱动滑转的车轮基本上一样大。
相反，假如在一个或多个车轮上出现制动滑转或者驱动滑转，那么制动滑转或者驱动滑转的车轮的所测定的补偿的轮速vfl_c、vfr_c、vrl_c、vrr_c明显不同于未制动滑转或者未驱动滑转的车轮的补偿的轮速，从而在这样的、也就是按照补偿的轮速vfl_c、vfr_c、vrl_c、vrr_c标识的制动滑转或者驱动滑转的车轮上激活制动滑转调节装置或者驱动防滑系统。
略语表：

Claims (13)

1.用于运行车辆的车轮滑转调节装置的方法，该方法包括确定车辆车轮的在转弯行驶时在车轮转速差方面被补偿的轮速(vfl_c、vfr_c、vrr_c、vrl_c)，所述被补偿的轮速(vfl_c、vfr_c、vrr_c、vrl_c)作为用于车轮滑转调节装置的输入变量，其中，
a)由车辆在转弯行驶期间的行驶行为测定车辆的转向中性的、转向不足的或者转向过度的行驶状态；
b)根据所测定的转向中性的、转向不足的或者转向过度的车辆行驶状态，将参考-横摆角速度(ωz_ref)或者实际-横摆角速度(ωz_meas)用于计算与在车辆上选择的点相关的转弯半径(Rra_ref或Rra_meas)；
c)由与选择的点相关的转弯半径(Rra_ref或Rra_meas)为车辆的至少几个车轮确定与车轮相关的转弯半径(Rrl、Rrr、Rfl、Rfr)；
d)由与车轮相关的转弯半径(Rrl、Rrr、Rfl、Rfr)和一个共同的参考-转弯半径(Rra)为车辆的所述至少几个车轮确定参考因子(kfl、kfr、krl、krr)，并且
e)由参考因子(kfl、kfr、krl、krr)和所测量的轮速(vrl、vrr、vfl、vfr)为车辆的所述至少几个车轮分别确定被补偿的轮速(vfl_c、vfr_c、vrr_c、vrl_c)，并且
f)对于车辆的所述至少几个车轮，将被补偿的轮速(vfl_c、vfr_c、vrr_c、vrl_c)用作用于车轮滑转调节装置的输入变量。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤b)中
b1)当测定车辆处于转向中性的行驶状态时，将参考-横摆角速度(ωz_ref)或者实际-横摆角速度(ωz_meas)，
b2)当测定车辆处于转向不足的行驶状态时，将实际-横摆角速度(ωz_meas)，
b3)当测定车辆处于转向过度的行驶状态时，将参考-横摆角速度(ωz_ref)
用于计算与车辆的选择的点相关的转弯半径(Rra_ref或Rra_meas)。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将在车辆后轮之间设置在后轮的旋转轴上的中心点用作在车辆上选择的点，转弯半径(Rra_ref或Rra_meas)与该点相关。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，计算与选择的点相关的转弯半径(Rra_ref或Rra_meas)，该转弯半径(Rra_ref或Rra_meas)作为在所测量的车速(v)和对于横摆角速度(ωz_ref或ωz_meas)所用的值之间的比例算出。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤c)中，为车辆的所述至少几个车轮，由与选择的点相关的转弯半径(Rra_ref或Rra_meas)和车辆的轴距(l_wheelbase)以及轮距(b_track)，确定与车轮相关的转弯半径(Rrl、Rrr、Rlr、Rll)。
6.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，所述共同的参考-转弯半径(Rra)是与选择的点相关的转弯半径(Rra_ref或Rra_meas)。
7.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，由与车轮相关的转弯半径(Rrl、Rrr、Rlr、Rll)和共同的参考-转弯半径(Rra)的比例来确定参考因子(kfl、kfr、krl、krr)。
8.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤e)中，由所测量的轮速(vrl、vrr、vfl、vfr)和相配的参考因子(kfl、kfr、krl、krr)的比例来确定被补偿的轮速(vfl_c、vfr_c、vrr_c、vrl_c)。
9.车轮滑转调节装置，其特征在于，该车轮滑转调节装置构造成基于按照如权利要求1至8之一所述的方法所测定的被补偿的轮速(vfl_c、vfr_c、vrr_c、vrl_c)来实施车轮滑转调节。
10.包括按照权利要求9所述的车轮滑转调节装置的行驶动态调节装置，其特征在于，设有用于检测实际-横摆角速度(ωz_meas)的横摆角速度检测装置。
11.按照权利要求10所述的行驶动态调节装置，其特征在于，设有用于检测转向角的转向角传感器，该转向角用于计算参考横摆角速度(ωz_ref)。
12.按照权利要求10或11所述的行驶动态调节装置，其特征在于，设有控制器，在该控制器中储存有用于实施按照权利要求1至8之一所述方法的程序。
13.按照权利要求12所述的行驶动态调节装置，其特征在于，车辆的轴距(l_wheelbase)以及轮距(b_track)的值储存在控制器中。
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