CN107539311A - 车辆轮胎饱和度估计装置 - Google Patents

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Abstract

提供了用于计算轮胎饱和度的车辆和关联的方法。方法可包括车辆稳定控制计算机计算轮胎的滑移率和纵向力、通过将纵向力除以滑移率计算轮胎纵向刚度、从轮胎纵向刚度计算轮胎饱和度、以及车辆稳定控制计算机基于计算的轮胎饱和度改变车辆的动态控制。车辆稳定控制计算机可从轮胎饱和度隶属函数计算轮胎饱和度，轮胎饱和度隶属函数包括表示非饱和轮胎的第一轮胎纵向刚度值、表示饱和轮胎的第二轮胎纵向刚度值、和连接第一轮胎纵向刚度值和第二轮胎纵向刚度值的函数线。

Description

车辆轮胎饱和度估计装置
技术领域
本发明涉及车辆系统并且更具体地涉及用于估计车辆轮胎饱和度和用于响应于计算的轮胎饱和度而控制车辆的系统和方法。
背景技术
期望为车辆动力学提供更大的控制。现代车辆受益于提供改进的车辆动力学控制，包括牵引力控制、防抱死制动，等等。因此，需要的是一种用于提供关于车辆状态的改进的信息从而提供改进的车辆动力学控制的系统和方法。
发明内容
根据本发明，提供一种车辆稳定控制系统，包含：
配置为基于轮胎饱和度来改变施加至车辆轮胎的扭矩以改进轮胎牵引力和车辆控制的稳定控制计算机。
根据本发明的一个实施例，其中稳定控制计算机配置为：
计算轮胎的滑移率和纵向力；
通过将纵向力除以滑移率计算轮胎纵向刚度；以及
从轮胎纵向刚度计算轮胎饱和度。
根据本发明的一个实施例，其中稳定控制计算机配置为通过比较车辆实际速度和轮胎转速和轮胎周长计算轮胎的滑移率。
根据本发明的一个实施例，其中稳定控制计算机配置为从来自于车辆惯性测量单元的传感器数据计算车辆实际速度。
根据本发明的一个实施例，其中稳定控制计算机配置为从发动机输出扭矩和车辆传动系特性计算轮胎纵向力。
根据本发明的一个实施例，其中稳定控制计算机配置为从轮胎纵向刚度和轮胎饱和度隶属函数计算轮胎饱和度。
根据本发明的一个实施例，其中轮胎饱和隶属函数包括表示非饱和轮胎的第一轮胎纵向刚度值、表示饱和轮胎的第二轮胎纵向刚度值、和连接第一轮胎纵向刚度值和第二轮胎纵向刚度值的函数线。
根据本发明的一个实施例，其中稳定控制计算机配置为：
识别具有大于或等于第一轮胎纵向刚度值的轮胎纵向刚度的轮胎为非饱和的；
识别具有小于或等于第二轮胎纵向刚度值的轮胎纵向刚度的轮胎为饱和的；以及
根据函数线识别具有在第一轮胎纵向刚度值和第二轮胎纵向刚度值之间的轮胎纵向刚度的轮胎为部分饱和的。
根据本发明的一个实施例，其中稳定控制计算机配置为改变由车辆制动和车辆发动机输出组成的组中的至少一个，以改变施加至轮胎的扭矩。
根据本发明的一个实施例，其中稳定控制计算机配置为改变在两个或多个车辆轮胎之间的功率分配以改变施加至轮胎的扭矩。
根据本发明，提供一种用于操作具有轮胎和稳定控制计算机的车辆的方法，包含步骤：
基于轮胎饱和度来改变施加至车辆轮胎的扭矩以改进轮胎牵引力和车辆控制。
根据本发明的一个实施例，其中方法包含：
车辆稳定控制计算机计算车辆轮胎的滑移率；
车辆稳定控制计算机计算通过轮胎施加至道路表面的牵引力；
车辆稳定控制计算机通过将牵引力除以滑移率计算轮胎的轮胎刚度；以及
车辆稳定控制计算机从轮胎刚度计算轮胎饱和度。
根据本发明的一个实施例，其中方法包含车辆稳定控制计算机通过比较车辆实际速度与轮胎转速和轮胎周长计算轮胎的滑移率。
根据本发明的一个实施例，其中方法包含车辆稳定控制计算机从来自于车辆惯性测量单元的传感器数据计算车辆实际速度。
根据本发明的一个实施例，其中方法包含车辆稳定控制计算机从发动机输出扭矩和车辆传动系特性计算轮胎牵引力。
根据本发明的一个实施例，其中方法包含车辆稳定控制计算机从轮胎刚度和轮胎饱和度隶属函数计算轮胎饱和度。
根据本发明的一个实施例，其中轮胎饱和度隶属函数包括表示非饱和轮胎的第一轮胎刚度值、表示饱和轮胎的第二轮胎刚度值、和连接第一轮胎刚度值和第二轮胎刚度值的函数线。
根据本发明的一个实施例，其中方法包含车辆稳定控制计算机识别具有大于或等于第一轮胎刚度值的轮胎刚度的轮胎为非饱和的；车辆稳定控制计算机识别具有小于或等于第二轮胎刚度值的轮胎刚度的轮胎为饱和的；以及车辆稳定控制计算机根据函数线识别具有在第一轮胎刚度值和第二轮胎刚度值之间的轮胎刚度的轮胎为部分饱和的。
根据本发明的一个实施例，其中方法包含车辆稳定控制计算机改变由车辆制动和车辆发动机输出组成的组中的至少一个，以改变施加至车辆轮胎的扭矩。
根据本发明的一个实施例，其中方法包含稳定控制计算机改变车辆传动系部件以改变在两个或多个车辆轮胎之间的功率分配，从而改变施加至车辆轮胎的扭矩。
附图说明
为了使本发明的优点很容易理解，上面简要描述的本发明的更具体的说明将通过参考举例说明在附图中的特定实施例呈现。应理解的是这些附图仅描述本发明的典型实施例并且不因此被认为限制其范围，本发明将通过使用附图描述和解释附加特征和细节，其中：
图1是车辆的示意图；
图2是车辆的另一示意图；
图3是举例说明了轮胎力与滑移率的图表；
图4是在轮胎力与滑移率曲线上举例说明纵向刚度的图表；
图5是举例说明了示例的轮胎饱和度隶属函数的图表；
图6是在轮胎力与滑移率曲线上举例说明轮胎饱和度测定的图表；
图7是举例说明了轮胎饱和度的测定的流程图；
图8是覆盖在举例说明了轮胎力与滑移率的图表上的轮胎力与滑移率数据点的图示；
图9是举例说明了轮胎刚度的实验数据的图表；
图10是举例说明了轮胎刚度的实验数据的轮胎饱和度的图表。
具体实施方式
将很容易理解的是，本发明的部件，如在此在附图中大体上描述和举例说明的，可以以各种不同的配置设置和设计。因此，如呈现在附图中的本发明的实施例的以下更详细地说明不旨在限制所要求保护的本发明的范围，仅表示根据本发明的当前预期的实施例的特定实例。当前描述的实施例将通过参考附图被更好的理解，其中相同的部分自始至终由相同的附图标记表示。
本领域技术人员将领会的是附图中的元件为了简单和清楚而举例说明并且不必按尺寸绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可关于其它元件而被放大以帮助改进对本发明的各种示例的理解。而且，在商业化可行的实施例中是有用的或必要的共用但熟知的元件通常不描述，以便帮助更少遮住本发明的这些各种实施例的视图。
对遍及本说明书的“一个实施例”、“一个实例”的参考意味着关于实施例或实例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在遍及本说明书的各个位置的短语“一个实施例”、“一个实例”的出现不一定都指代相同的实施例或实例。而且，特定特征、结构或特性在一个或多个实施例或实例中可以以任何适当的组合和/或子组合结合。此外，应领会的是，在此提供的附图是为了对本领域技术人员解释的目的并且附图不一定按尺寸绘制。
参照图1，在现实世界中驾驶的车辆被呈现具有大量不断变化的条件。当车辆10行驶在例如道路14的表面上时，在施加的马达功率和制动力中的变化可大大改变设置在车辆轮胎上的负载量。此外，环境因素，例如道路18中的弯曲、水22、冰26、松散的碎片(例如沙30)、表面材料的改变(例如遇到泥土或路肩34)、以及道路中的凸起或下沉38都可改变可用的轮胎牵引力。这些变化的道路条件可大幅减少可由车辆轮胎创建的摩擦力，导致施加的马达功率或制动力被用于克服可由轮胎产生的摩擦力。车辆轮胎的摩擦力损失典型地导致车轮滑移并且可挑战驾驶员保持控制车辆的能力并且可导致失去车辆控制。
为了改进驾驶员对车辆10的控制，车辆可装备有传感器和计算机系统，其共同感应、解译、和反应车辆周围的环境和尤其是车辆操作中的不期望的改变。在当前的讨论中，将领会的是，车辆10可涉及各种不同的机械，例如，汽车、卡车、厢式货车、公共汽车等并且可包括电动车辆和内燃发动机车辆以及混合和可选择的动力传动系统车辆。
如图2所示，车辆10可包括稳定控制计算机40，其收集车辆信息并且控制车辆运动，例如通过实施车辆动态控制、牵引控制、制动控制等。车辆可包括传感器42，例如，测量车辆车轮46的旋转速度的车轮转动传感器。车辆可包括发动机传感器50，其可测量车辆发动机54的旋转速度或输出功率。这些传感器42、50可与稳定控制计算机40通信并传输关于车辆的信息至稳定控制计算机。
稳定控制计算机40也可与发动机控制传感器58通信。发动机控制传感器58可提供信息(例如，发动机输出功率和速度)至稳定控制计算机40。稳定控制计算机40(或换言之，稳定控制模块40)必要时可与另一车辆计算机60或计算机模块通信。稳定控制计算机也可与车辆制动模块62通信，例如操作车轮制动器的电动操作的防抱死制动模块。稳定控制计算机40可改变制动模块62的操作，以便增加车辆的稳定性。稳定控制计算机40可能必要地也可包括其它传感器或部件，例如，加速计。车辆在操作期间可能遇到的多个不同的道路条件和情况创建了对于使用稳定控制计算机40实施基于车辆的动态控制系统(例如，稳定控制、牵引控制、防抱死制动控制等)的重大挑战。
将领会的是，虽然车辆10的各种电子部件(例如，计算机、控制模块、传感器等)被举例说明为单独的部件，但各种特征可由单一的计算机或模块实现。类似地，关于单一的计算机、模块、传感器等描述的功能可分布在多个单独的部件上，便于车辆的制造。
在选择的实施例中，稳定控制计算机40可包括计算机硬件和计算机软件。计算机硬件可包括一个或多个处理器、存储器、用户界面、其它硬件或其组合或子组合。存储器可以可操作地连接至一个或多个处理器并且存储计算机软件。这可允许一个或多个处理器执行计算机软件。
用户界面可允许工程师、技术员等交互、运行、定制、或控制稳定控制计算机40的各个方面。在选择的实施例中，用户界面可包括一个或多个按键、键盘、触摸屏、定点装置等或其组合或子组合。
在选择的实施例中，控制稳定控制计算机40的存储器可存储一个或多个车辆模型、一个或多个传感器模型、一个或多个轮胎力、轮胎滑移率、和轮胎刚度计算模型、一个或多个轮胎饱和度隶属模型、其它数据或软件等或其组合或子组合。
有助于车辆的加速和制动的最重要的力由它的轮胎产生。因为轮胎是有弹性的，在由轮胎产生的纵向(或横向)力的量和在纵向中它的变形之间有强相关。轮胎的纵向变形以它的滑移率为特征。轮胎滑移率是车轮中心纵向速度和轮胎的纵向速度之间的归一化差值。图3呈现了本构关系的模型，通过其轮胎产生关于滑移率的纵向力。为简单起见，轮胎的纵向力在此被讨论为说明性实例。然而，将领会的是，这些计算也可关于轮胎的横向力执行并且在通常情况下计算可针对轮胎和与轮胎接触的道路表面之间的牵引/摩擦力被执行。因此，纵向力和滑移可被在此讨论为轮胎牵引力的实例。
为了举例说明的目的，图3呈现了在具有三个不同摩擦系数的三个不同道路表面上操作的假想轮胎的归一化纵向力和滑移率的曲线图。具有最高摩擦系数(μmax＝0.8)的道路表面产生具有最大峰值大小的归一化正向力和负向力(0.8和-0.8)的曲线。具有中等摩擦系数(μmax＝0.5)的道路表面产生具有0.5和-0.5的正向力和负向力大小的中间曲线。具有最低摩擦系数(μmax＝0.2)的道路表面产生具有最小峰值大小的0.2和-0.2的正向力和负向力的曲线。
当在相对小的滑移率操作时，轮胎在全部三个道路表面上以与滑移率近似线性比例产生力，如力曲线的中心线性区域66所揭示的。然而，当滑移率增加超过该(中心)线性区域66时，轮胎在道路表面上开始逐渐滑动。该滑动通过在图表上滑移率增加超过适度小值示出。随着滑移率增加增加，力从轮胎饱和度产生。这由每个轮胎力曲线的力峰值70和力曲线的饱和区域74中的力值中的随后减少证明。轮胎的饱和导致很少或没有额外的力产生或甚至随着滑移率增加力产生减少。该饱和对于在低摩擦表面上操作的轮胎产生较早(在滑移率的较低值)。如在此所述，在接近力生成的线性区域运行的轮胎将被视为不饱和并且超出该区域(即图3的饱和区域74中)运行的轮胎将被视为饱和。
由于一些原因，期望避免轮胎饱和。轮胎饱和减少了轮胎产生纵向和横向力的能力；即，加速/制动和转向力。从图3的图表可看出，由饱和的轮胎产生的力典型地比可由轮胎产生的峰值力小。力产生能力的损失意味着驾驶员不能依照要求使车辆制动、加速、或转向。轮胎饱和也可过早地降低轮胎寿命。轮胎寿命被降低是因为饱和的轮胎将比产生相同量的力的非饱和轮胎经历明显更多的滑移。也就是说，饱和的轮胎将比产生相同量的力的非饱和轮胎明显更多地滑过道路表面。
本系统使用轮胎的偏转(滑移率)以及轮胎的纵向/横向力产生的估计，以产生轮胎的饱和状态的估计。轮胎的饱和状态的改进的估计可由车辆稳定控制系统使用以改进车辆操纵并避免车辆轮胎的饱和。
滑移率的估计可使用生产设备实现，例如，车轮转速传感器和车载惯性测量单元(IMU)。车辆IMU可以是车辆计算机60的部分或单独的车辆电子模块。例如，IMU可包括三轴加速计和三轴陀螺仪以及处理器和其它支撑电子器件。IMU可被用于独立确定车辆位置和速度。IMU计算加速度的时间积分以确定速度并且若需要可以进一步计算速度的时间积分以确定位置。这样，IMU可被用于确定车辆的当前速度。可选择地，车辆GPS(全球定位系统)模块可被包括为车辆计算机60的一部分或单独的模块。GPS模块可被用于通过获得关于时间的位置信息来确定车辆的速度。
稳定控制计算机40可使用车辆速度信息确定车辆轮胎的滑移率。例如，从车辆IMU模块或车辆GPS模块获得的车辆速度信息可与来自于车辆车轮传感器42的信息比较以确定滑移率。车轮传感器42可提供车轮转速至稳定控制计算机40。通过车轮转速，稳定控制计算机40可基于轮胎周长和转速确定车辆的理论速度。滑移率可通过从车轮传感器数据计算的理论速度和实际车辆速度确定。如果实际速度(Va)是40km/hr并且理论速度(Vt)是40.1km/hr，滑移率σ＝(Vt/Va-1)＝(40.1/40-1)＝0.025。
反之，纵向轮胎力产生Fx的估计在传统机动车上很难识别。然而，这样的估计可用于轮胎，因此通过推进/制动系统的轮胎扭矩输入大约是已知的。这样的架构的实例包括轮式机动车辆或电机通过开式差速器驱动两个车轮的车辆。
对于各种不同的车载平台，纵向轮胎力产生可从输入扭矩或功率(并且因此扭矩)计算。在电力驱动的车辆中，输入功率可由施加至驱动马达的电压和马达消耗的电流和马达的已知效率或扭矩曲线计算。在由内燃发动机驱动的车辆中，发动机功率可从燃料消耗和发动机的制动特定燃料消耗确定并且发动机扭矩可从发动机功率确定。燃料消耗可从如从发动机控制单元(ECU)58获得的当前燃料喷射器脉冲宽度确定。ECU58或稳定控制计算机40可包括发动机功率或发动机扭矩随着喷射器脉冲宽度与每分钟转数、进气歧管绝对压力与每分钟转数等变化的图表。
在车辆推进马达(指的是马达和发动机)直接驱动车轮的情况下，马达扭矩近似于车轮扭矩。在包含传动系——例如，变速器和差速器——的情况下，马达扭矩可由动力传动系统效率减少并且扭矩可在被驱动车辆车轮之间适当地分配。例如，马达在给定操作条件下可产生近似300N*m的扭矩。车辆动力传动系统以近似87％的效率传递扭矩，导致近似261N*m施加于车轮。如果开式差速器被用于施加功率至两个车轮，每个车轮可由近似130.5N*m的扭矩驱动。如果车轮直径是0.65米，车轮可在轮胎接地面施加近似401.5N的力。对于具有包含止滑或扭矩管理差速器等的更复杂的动力传动系统的车辆，传动系效率和功率输出对于这些单独的部件是已知的并且被用于计算施加至每个驱动轮的扭矩和在轮胎接地面的合力Fx。
在制动期间在每个车轮的接地面的力可从制动扭矩确定。制动扭矩可从施加至每个车轮制动器的制动液液压和制动系统已知的性质——例如，制动活塞面积、杠杆臂、和制动衬块材料特性——确定。车辆制动模块62可包括在每个制动回路中用以测量施加至每个车轮制动器的液压的压力传感器。稳定控制计算机40可包括基于制动液压的每个车轮的制动扭矩的表并且因此计算在轮胎接地面的力。
在一些情况中，在每个轮胎接地面的力Fx可从惯性测量单元和已知的车辆参数计算。例如，基于车辆重量和其它因素，例如，悬架设计和负载等，IMU可用于确定纵向和横向车辆加速、旋转等并且可用于计算在每个车轮处的近似的力Fx。
轮胎纵向刚度可用作轮胎饱和度的改进的指示。轮胎纵向刚度Cx可被定义为：
Cx＝Fx/σ。
轮胎纵向刚度在此被定义为轮胎纵向力产生(Fx)除以轮胎滑移率(σ)。
图4示出了轮胎的纵向轮胎力与滑移率的图表。如图3中的图表，图表的中心呈现零轮胎力和零轮胎滑移率。在运动的车辆上的车辆轮胎可表示为力/滑移率曲线上的点。点78指示非饱和的轮胎并且点82表示饱和的轮胎。对于每个轮胎条件(例如，点78或点82)，点和图表起点之间的垂直距离是轮胎力Fx并且点和图表起点之间的水平距离是轮胎滑移率σ。因此，轮胎刚度Cx是连接图表起点和表示轮胎操作条件的点(例如，力/滑移率曲线上的点78或点82或另一点)之间的线的斜率。如图4所示，当轮胎操作接近它们的中心的线性区域66时，轮胎纵向刚度Cx将在它的最大位置并且当轮胎操作在饱和区域74中进一步远离该线性区域66时轮胎纵向刚度Cx将单调减少。
由于滑移率和纵向轮胎力的估计可相对嘈杂，重要的是当计算纵向刚度时要求足够大的信号以保证可接受的信噪比。该特征被合并在不久提到的估计程序中。
图3和4举例说明了假想轮胎的力和偏转曲线。然而，这些曲线对于在现实世界条件中操作的实际轮胎来说是不确定的。这是因为道路表面的摩擦系数等不确切地被知道。代替确切知道轮胎在该曲线上哪处，只能说以更大纵向刚度操作的轮胎有可能比以更小纵向刚度操作的轮胎更不饱和。因此，轮胎饱和度隶属函数可用于将纵向刚度的估计转换为轮胎饱和度的估计。示例的隶属函数被示出在图5中，其中fs是轮胎饱和的量度，fs＝0对应于非饱和轮胎和fs＝1对应于全饱和轮胎。
对于示例隶属函数，等于点86(数值4或更大)或更大的任何轮胎刚度Cx表示非饱和轮胎，在点86和点90之间的刚度值(在数值4和1之间)指示轮胎向着饱和过度，并且等于点90或更少(数值1或更少)的刚度值表示饱和轮胎，连接点86和90的线94限定非饱和和饱和轮胎条件之间的转换。
车辆校准工程师可使该隶属函数成形为实现期望的轮胎饱和度估计装置性能。成形隶属函数可允许工程师在车辆稳定控制计算机40确定轮胎是饱和的并通过车辆系统——例如牵引控制或防抱死制动——实施车辆动态控制策略之前，根据需要多少轮胎滑移来选择期望的车辆性能。当车辆稳定控制计算机40确定轮胎是饱和的，其可通过减少发动机功率、通过激活差速器改变车辆功率分配、接合一个或多个车轮制动器等来修改车辆操作。稳定控制计算机40可根据轮胎刚度/轮胎饱和度隶属函数来实施不同程度的稳定控制输出。因此，当车辆轮胎变得适度饱和(即，fs值大于0并小于1)时，稳定控制计算机可对车辆操作进行微小变化并且当fs接近1时可对车辆操作逐步实施更强变化。
如图6所举例说明的，轮胎饱和度隶属函数fs允许工程师为由斜线98表示的非饱和轮胎选择轮胎饱和度值Cx和为由斜线102表示的饱和轮胎选择轮胎饱和度值Cx。线98的斜率对应于点86的值并且线102的斜率对应于点90的值.轮胎力/滑移率图表因此被划分为轮胎饱和度的三个区域；区域106表示位于垂直图表轴线和线98之间的非饱和轮胎，区域110表示位于线98和线102之间在非饱和与饱和之间转换的轮胎，以及区域114表示位于线102和图表的横轴之间的饱和轮胎。
使用单一值Cx以区分非饱和轮胎与饱和轮胎将在力-滑移率图表上提供轮胎饱和度的两个区域。图表将包括位于垂直图表轴线和具有斜率的选择值Cx的线之间的表示非饱和轮胎的第一区域以及位于斜率Cx的线和图表的横轴之间的表示饱和轮胎的第二区域。
将轮胎刚度Cx确定作为轮胎饱和度的测量的该方法提供了针对具有不同摩擦系数的不同道路表面的轮胎饱和度的改进估计。如从图6可看出，非饱和区域106针对整个不同实例的道路表面/摩擦系数非常符合非饱和轮胎。类似地，过度饱和区域110和饱和区域114针对不同道路表面非常符合轮胎条件。
反之，仅基于滑移率估计轮胎饱和度导致令人不满意的结果。选择σ＝0.04的轮胎饱和截止点足够表示在滑的路(摩擦系数＝0.2)上的轮胎饱和度，但是将导致车辆稳定控制系统限制针对干的路(摩擦系数＝0.8)的可用轮胎力。用于在干的路上的性能而选择的σ＝0.125的轮胎饱和截止点将允许在滑的路上过多的车轮空转和牵引力的明显损失。
图7举例说明了用于基于轮胎刚度Cx确定和更新轮胎饱和度的流程图。如举例说明的，车辆稳定控制计算机40可开始118用于基于轮胎刚度Cx确定轮胎饱和度的程序。稳定控制计算机40可读取122来自于车辆10的输入，包括来自于车辆传感器、车辆GPS、车辆IMU等的输入。稳定控制计算机40可在之后计算126轮胎滑移率σ和轮胎纵向力Fx。将领会的是，纵向力指的是轮胎和道路表面之间的力并且力的方向可以或者不可以与车辆的中心线对齐，例如，在可呈现显著的横向力分量的转向期间。
稳定控制计算机40可在之后确定130计算的滑移率是否大到足以是有效的或可用的值并且也可确定134计算的纵向力是否大到足以是有效的或可用的值。如果否，稳定控制计算机40可保持138之前计算的轮胎饱和度量标准。如果计算的滑移率和纵向力足够大，稳定控制计算机40可从滑移率和纵向力计算142轮胎纵向刚度。稳定控制计算机40可在之后从轮胎纵向刚度计算146轮胎饱和度量标准。特别地，计算机40可基于轮胎饱和度隶属函数从轮胎纵向刚度计算轮胎饱和度量标准。稳定性控制计算机40随后可以返回150到起点。
在图7中的流程图举例说明了根据本发明的一个实施例的系统、方法、和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能、和操作。就这点而言，流程图中的每个框可表示代码的模块、段、或部分，其包含用于实施特定逻辑功能的一个或多个可执行指令。也将注意的是，流程图举例说明的每个框、和流程图举例说明中的框的组合，可由执行特定功能或动作的基于特定目的的硬件的系统、或特定目的的硬件和计算机指令的组合实施。
也应注意的是，在一些替代实施例中，在框中标记的功能可不按照在附图中标记的顺序发生。在某些实施例中，根据包含的功能，连续示出的两个框实际上可以大体上同时执行，或者框可有时以相反的顺序执行。可选择地，某些步骤或功能如果不需要可被省略。
如讨论的，轮胎饱和度量标准由稳定控制计算机40使用以修改车辆操作参数并保持轮胎牵引和车辆控制。在一个实例中，稳定控制计算机40可改变制动模块62的输出以减少在制动期间的滑动，例如，通过增加或减少提供给各个车辆车轮的制动扭矩。制动模块62可使用电动操作的液压泵以改变分配给各个车辆车轮的制动液压。在另一实例中，稳定控制模块可改变发动机54的输出，以在加速或驱动期间通过改变发动机节气门位置、火花定时器等减少车轮空转。在另一实例中，稳定控制模块可改变动力传动系统部件的操作以改变施加至不同车轮的扭矩。例如，稳定控制模块可改变扭矩控制的差速器的功能以改变功率分配并减少特定车轮的车轮空转。稳定控制模块可改变制动模块62、发动机54、或动力传动系统部件组合的输出以保持轮胎牵引和车辆控制。这些大体上都可被称为改变施加至车辆车轮的扭矩。稳定控制模块可增加施加至一个或多个车轮的扭矩或减少施加至一个或多个车轮的扭矩以保持轮胎牵引和车辆控制。
实验针对具有两个电动车轮马达的车辆实施，一个驱动每个车辆后轮上。图8、9和10表示从静止位置猛烈起步的结果，其中车辆的左后(LR)轮胎在干燥路面上，而车辆的右后(RR)轮胎在有近似等于冰面的摩擦系数的滑的路面上。图8示出了从每个后轮胎记录的滑移率和纵向力数据的一部分。来自于左后轮胎的数据在154指示，而来自于右后轮胎的数据在158指示。如图所示，很明显，RR轮胎已经变成饱和而LR轮胎是非饱和的并且展示出近似线性操作。
图9示出了来自于LR轮胎(在162)和RR轮胎(在166)的估计的纵向刚度Cx。图10示出了图5的结果，每个后轮胎(在170的LR轮胎和在174的RR轮胎)的轮胎饱和度隶属由在图7中描述的程序产生。如图所示，在滑的路面上操作的RR轮胎被基于提供在图5中的隶属函数估计是适度饱和的。反之，在干的路面上操作的LR轮胎被估计是非饱和的。该信息很容易由稳定控制计算机40中的更高级控制算法使用以更好的避免轮胎饱和，并因此改进轮胎力产生和减少轮胎磨损。
本发明可以在不脱离其精神或实质特征的情况下以其它特定形式实施。描述的实施例无论从那点来看都应认为是说明性的而非限制性的。因此，本发明的保护范围由附加权利要求限定，而不是由以上说明限定。在与权利要求相当的含义和范围内的所有变化都应被认为是包含在该范围内。

Claims (15)

1.一种车辆稳定控制系统，包含：
配置为基于轮胎饱和度来改变施加至车辆轮胎的扭矩以改进轮胎牵引力和车辆控制的稳定控制计算机。
2.根据权利要求1所述的车辆稳定控制系统，其中所述稳定控制计算机配置为：
计算所述轮胎的滑移率和纵向力；
通过将所述纵向力除以所述滑移率来计算轮胎纵向刚度；以及
从所述轮胎纵向刚度计算所述轮胎饱和度。
3.根据权利要求2所述的车辆稳定控制系统，其中所述稳定控制计算机配置为通过比较车辆实际速度与轮胎转速和轮胎周长来计算所述轮胎的所述滑移率。
4.根据权利要求3所述的车辆稳定控制系统，其中所述稳定控制计算机配置为从来自于车辆惯性测量单元的传感器数据计算车辆实际速度。
5.根据权利要求2所述的车辆稳定控制系统，其中所述稳定控制计算机配置为从发动机输出扭矩和车辆传动系特性计算轮胎纵向力和/或从所述轮胎纵向刚度和轮胎饱和度隶属函数计算所述轮胎饱和度。
6.根据权利要求5所述的车辆稳定控制系统，其中所述轮胎饱和度隶属函数包括表示非饱和轮胎的第一轮胎纵向刚度值、表示饱和轮胎的第二轮胎纵向刚度值、和连接所述第一轮胎纵向刚度值和所述第二轮胎纵向刚度值的函数线。
7.根据权利要求6所述的车辆稳定控制系统，其中所述稳定控制计算机配置为：
识别具有大于或等于所述第一轮胎纵向刚度值的轮胎纵向刚度的轮胎为非饱和的；
识别具有小于或等于所述第二轮胎纵向刚度值的轮胎纵向刚度的轮胎为饱和的；以及
根据所述函数线识别具有在所述第一轮胎纵向刚度值和所述第二轮胎刚度值之间的轮胎纵向刚度的轮胎为部分饱和的。
8.根据权利要求1所述的车辆稳定控制系统，其中所述稳定控制计算机配置为改变由车辆制动和车辆发动机输出组成的组中的至少一个，以改变施加至所述轮胎的所述扭矩。
9.一种用于操作具有轮胎和稳定控制计算机的车辆的方法，包含步骤：
基于轮胎饱和度来改变施加至所述车辆轮胎的扭矩以改进轮胎牵引力和车辆控制。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述方法包含：
所述车辆稳定控制计算机计算所述车辆轮胎的滑移率；
所述车辆稳定控制计算机计算通过所述轮胎施加至道路表面的牵引力；
所述车辆稳定控制计算机通过将所述牵引力除以所述滑移率来计算所述轮胎的轮胎刚度；以及
所述车辆稳定控制计算机从所述轮胎刚度计算所述轮胎饱和度。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法包含所述车辆稳定控制计算机通过比较车辆实际速度与轮胎转速和轮胎周长来计算所述轮胎的滑移率。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法包含所述车辆稳定控制计算机从发动机输出扭矩和车辆传动系特性计算所述轮胎牵引力。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法包含所述车辆稳定控制计算机从所述轮胎刚度和轮胎饱和度隶属函数计算所述轮胎饱和度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述轮胎饱和度隶属函数包括表示非饱和轮胎的第一轮胎刚度值、表示饱和轮胎的第二轮胎刚度值、和连接所述第一轮胎刚度值和所述第二轮胎刚度值的函数线。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述方法包含：所述车辆稳定控制计算机识别具有大于或等于所述第一轮胎刚度值的轮胎刚度的轮胎为非饱和的；车辆稳定控制计算机识别具有小于或等于所述第二轮胎刚度值的轮胎刚度的轮胎为饱和的；以及车辆稳定控制计算机根据所述函数线识别具有在所述第一轮胎刚度值和所述第二轮胎刚度值之间的轮胎刚度的轮胎为部分饱和的。
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