CN108688668B

CN108688668B - 用于车辆侧向力控制的方法和系统

Info

Publication number: CN108688668B
Application number: CN201810292942.XA
Authority: CN
Inventors: S·卡萨扎德玛哈拜迪; B·B·利特库西; N·K·莫什查克; S-K·陈
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-04-12
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2021-10-15
Anticipated expiration: 2038-04-03
Also published as: US10266202B2; US20180297633A1; DE102018108111A1; CN108688668A; DE102018108111B4

Abstract

提供用于控制车辆的方法和系统。该方法和系统对传感器进行读数并基于该传感器读数来评估用于车辆的轮胎的轮胎拖距。该方法和系统基于用于车辆的轮胎的评估的轮胎拖距与代表轮胎侧向饱和状态之间的比较来确定轮胎侧向饱和状态的存在和不存在。当轮胎侧向饱和状态存在时，该方法和系统确定控制值，并使用该控制值作为至车辆控制模块的输入。该车辆控制模块基于该控制值响应于轮胎侧向饱和状态。

Description

用于车辆侧向力控制的方法和系统

技术领域

本发明通常涉及确定轮胎侧向饱和状态，且更具体地，涉及基于现存的轮胎侧向饱和状态来控制车辆。

背景技术

侧向力控制通过若干自动车辆控制系统中的任意来实施，包括电子动力转向系统(EPS)、碰撞迫近系统(CIS)、车道居中系统、电子稳定控制(ESC)系统、综合安全车辆(CSV)系统和车辆车道改变辅助系统。当轮胎侧向力过量时，防止在轮胎的不稳定区域下操作，允许对这些车辆控制系统的有效操作。

轮胎饱和或侧向力轮胎饱和为用作为指示车辆的侧向稳定性并在一些车辆控制系统中使用的一种参数。轮胎饱和指代不稳定区域，因此，轮胎侧向力与滑角之间的通常大致线性关系停止，且轮胎呈现对其它转向力的响应的缺乏。轮胎滑角为滚动车轮的实际行驶方向(车辆的前进方向)与车轮指向的方向之间的角度。侧向(即，平行于车轮轴)力为在转弯过程中车辆轮胎产生的力，且在低的和适度的滑角下与滑角呈线性比例关系。然而，随着滑角的增加，侧向力在侧向轮胎饱和力处达到最大值，超过该值后转向控制是不稳定的。一些车辆控制系统操作以将侧向力保持在低的和适度的滑角的稳定区域之内。

因此，存在用于确定侧向轮胎力饱和的系统和方法的需求。另外，期望的是，提供这种在处理有效方案中不需要评估起来较为复杂的参数的系统和方法，例如道路状态。此外，从随后详细的说明和所附权利要求，并结合附图和前述技术领域和背景，本发明的其它期望的特点和特征将变得显而易见。

发明内容

提供了一种用于控制车辆的计算机实施的方法。该方法包括阅读传感器和基于该传感器读数来评估用于车辆的轮胎的轮胎拖距。该方法包括基于用于车辆的轮胎的期望轮胎拖距和代表轮胎侧向饱和状态的轮胎拖距阈值的比较来确定轮胎侧向饱和状态的存在或不存在。当存在轮胎侧向饱和状态时，确定控制值，并使用该控制值作为至车辆控制模块的输入。该车辆控制模块基于该控制值来响应于轮胎侧向饱和状态。

在实施例中，该控制模块控制车辆的转向，以相对于轮胎拖距来移动评估的轮胎拖距，以使得确定出存在轮胎侧向饱和状态。

在实施例中，车辆控制模块包括电子动力转向系统。

在实施例中，车辆控制模块基于控制值来确定转向控制。

在实施例中，控制值包括通过车辆控制模块施加至电子动力转向的电子动力转向修正。

在实施例中，控制值被计算为转向扭矩的幅值减小系数。

在实施例中，幅值减小系数计算为函数，例如，用于车辆的轮胎的评估的轮胎拖距和轮胎拖距阈值之间的差值的比例。

在实施例中，在不存在轮胎侧向饱和状态时，并没有通过车辆控制模块将电子动力转向修正施加至电子动力转向。

在另外的或可选的实施例中，控制值包括用于车辆控制模块的目标滑角。

在实施例中，该方法包括评估用于车辆的轮胎的滑角，以及当存在轮胎侧向饱和状态时，使用该评估的滑角作为目标滑角。

在实施例中，基于将用于车辆的纵向和侧向速率滑角映射至至少一个轮胎来评估滑角，其中，由传感器读数或评估来导出纵向和侧向速率。

在实施例中，该方法包括存在轮胎侧向饱和状态中循环读数、评估和确定步骤。

在实施例中，该方法包括基于评估的轮胎拖距和代表轮胎侧向饱和状态的轮胎拖距阈值的比较以及持续标准来确定轮胎侧向饱和状态的存在或不存在。

在实施例中，传感器读数包括车辆的纵向或侧向加速度、偏航角速率、方向盘角度、转向扭矩的驾驶员贡献、转向扭矩的电子动力系统贡献和/或车辆的纵向速率。

在实施例中，该方法包括评估车辆的侧向速率、自对准扭矩，评估侧向力，以及基于评估的侧向力和评估的自对准扭矩来评估用于轮胎的轮胎拖距，尤其作为评估的侧向力和评估的自对准扭矩的梯度。

在实施例中，基于电子动力转向扭矩和方向盘角度来计算自对准扭矩。

在实施例中，基于侧向加速度和偏航角速率来计算侧向力。

提供了一种具有车辆控制系统的车辆。车辆包括包括传感器的感测单元、车辆控制模块和控制器。该控制被配置成用于基于来自传感器的读数来评估用于车辆的轮胎的轮胎拖距。该车辆控制模块被配置成用于基于评估的用于车辆的轮胎的轮胎拖距和代表轮胎侧向饱和状态的拖距阈值的比较来确定轮胎侧向饱和状态的存在或不存在。当存在轮胎侧向饱和状态时，车辆控制模块被配置成用于确定控制值。该车辆控制模块被配置成用于将该控制值作为至车辆控制模块的输入。该车辆控制模块基于该控制值来响应轮胎侧向饱和状态。

在实施例中，车辆控制模块倾向于将评估的轮胎拖距带至相对于阈值的一水平，这并不导致确定出轮胎侧向饱和状态。

在实施例中，该控制值包括电子动力转向修正和/或目标滑角。控制器被配置成用于将电子动力转向命令修正计算为转向扭矩的幅值减小系数。在一个实例中，该幅值减小系数被计算为评估的用于车辆的轮胎的车轮拖距和轮胎拖距阈值之间的差值的函数，例如该差值的比例。该控制器被配置成用于评估用于车辆的轮胎的滑角。当存在轮胎侧向饱和状态时，该控制被配置成用于使用评估的滑角作为目标滑角。

提供了一种用于控制车辆的系统。该系统包括包括计算机可读指令的非暂时性计算机可读介质，当该指令被处理器执行时，其被配置成用于引起执行以下步骤。该步骤包括对传感器进行读数以及基于该传感器读数来评估用于车辆的轮胎的轮胎拖距。该步骤包括基于评估的用于车辆的轮胎的轮胎拖距和代表轮胎侧向饱和状态的轮胎拖距阈值的比较来确定轮胎侧向饱和状态的存在或不存在。当存在轮胎侧向饱和状态时，步骤包括确定控制值，以及使用该控制值作为车辆控制模块的输入。车辆控制模块基于该控制值来响应轮胎侧向饱和状态。

该控制值包括电子动力转向修正和/或目标滑角。该指令，当由处理器执行时，被配置成用于引起执行以下步骤。该步骤包括将电子动力转向命令修正计算为转向扭矩的幅值减小系数。例如，该幅值减小系数被计算为评估的用于车辆的轮胎的车轮拖距和轮胎拖距阈值之间的差值的函数，例如该差值的比例。该步骤包括评估用于车辆的轮胎的滑角。当存在轮胎侧向饱和状态时，使用评估的滑角作为目标滑角。

附图说明

此后将结合以下附图来描述本发明，其中，相同的附图标记指示相同的元件，以及：

图1是根据各个实施例的、具有用于确定侧向轮胎力饱和状态的模块的车辆的功能框图；

图2是根据各个实施例的、用于确定侧向轮胎力饱和状态的示意性模块的框图；

图3是根据各个实施例的、用于确定侧向轮胎力饱和状态的处理方法的流程图；且

具体实施方式

以下详细说明在本质上仅仅是示意性的且并不意于限制本发明以及本发明的应用和使用。此外，并不意于受在前述背景或以下详细说明中存在的任何理论的限制。

如在此使用，术语模块指代专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的或群组的)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述功能的其它合适的部件。

在此可以以功能和/或逻辑块部件以及各种处理步骤的形式来描述本发明的实施例。应当理解的是，可以由配置成用于执行指定功能的任何数目的硬件、软件和/或固件部件来实现这种块部件。例如，本发明的实施例可采用各种集成电路部件，例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等等，其可在一个或多个微处理器或者其它控制装置下实践各种功能。另外，本领域技术人员将理解的是，将结合任何数目的转向控制系统来实践本发明的实施例，以及在此描述的车辆系统仅仅是本发明的一个示意性实施例。

为了简化的目的，在此并不会详细描述与信号处理、数字传输、发信号、控制和系统(以及系统的单独操作部件)的其它功能方面有关的常规技术。此外，在于此包含的各个附图中示出的连接线意于代表示意性功能关系和/或各个元件之间的物理耦接。应当注意的是，在本发明的实施例中可存在许多可选的或另外的功能关系或物理连接。

参考图1，根据示意性实施例，示出的示意性车辆100包括控制系统110。如可理解的是，车辆100可以为可能遭受轮胎侧向力饱和的任何车辆类型，该轮胎侧向力饱和为当转向变得不稳定之时，由于在改变车辆前进方向中缺乏对转向力的响应。在非线性区域的侧向力与滑角的图中，侧向力轮胎饱和被识别为侧向力峰值。该滑角为车辆前进方向和轮胎的方向之间的角度。尽管在此示出的附图描绘了具有特定元件布置的实例，另外的中间元件、装置、特征或部件可存在于实际的实施例中。还应当理解的是，附图1仅仅是示意性的且并不是按比例绘制。

在示意性实施例中，车辆100包括前轴101和后轴102，前轴具有位于其上的前车轮103，后轴具有位于其上的后车轮104。本领域技术人员将理解的是，纯粹出于示出目的，以夸张突出的形式示出车轴101、102。

系统110包括从车辆100的一个或多个传感器130接收输入的控制模块120。传感器130感测车辆100的可观测状态并基于此产生传感器信号。例如，传感器130包括电子动力转向(EPS)系统传感器140、惯性测量单元传感器150、和/或其它传感器130并基于此产生传感器信号。在示意性实施例中，传感器130包含在传感器系统200中。传感器130感测以下车辆参数中的一个或多个并产生相应的控制信号：侧向加速度、纵向加速度、偏航角速率、EPS扭矩、转向角度等。在各个实施例中，传感器130将信号直接地通信至控制模块120和/或可将信号通信至其它控制模块(未示出)，其然后通过通信总线(未示出)或其它通信装置将信号的数据通信至控制模块120。

在示意性实施例中，如在此进一步描述，控制系统110还包括储存各种查找参数的非易失性存储器250。控制系统110包括仪表板252，其提供给驾驶员一界面以接收来自驾驶员的输入以及提供输出至驾驶员。仪表板252可包括显示器，例如指示灯和/或图形用户界面，通过该显示器可制作出输出。

在示意性实施例中，控制系统110包括致动器系统400，该致动器系统包括一个或多个致动器装置(未示出)，该致动器装置控制一个或多个车辆特征，例如，但不限于，推进系统、传动系统、转向系统和制动系统。在各个实施例中，车辆特征还可包括内部和/或外部车辆特征，例如，但不限于，门、行李箱和车舱特征(例如空气、音乐、发光灯)(未编号)。

在示意性实施例中，控制系统110包括自动车辆控制系统520，例如或包括，电子动力转向系统(EPS)、碰撞迫近系统(CIS)、车道居中系统、电子稳定性控制(ESC)系统、综合安全性车辆(CSV)系统和车辆车道改变辅助系统。控制系统110被配置成用于接收并处理来自传感器系统200和控制模块120的信号，并通过至致动器系统400的各个致动器的控制信号来执行用于自动地控制车辆100的部件的逻辑、计算、方法和/或算法，以基于该逻辑、计算、方法和/或算法来自动地控制车辆100的部件。

在示意性实施例中，车辆100为所谓的级别一到五自动系统中的任何一个，且因此配置车辆控制系统110。

控制模块120接收通过传感器130n捕获的信号和/或数据，并使用感测到的信号来评估用于车辆的一个或多个轮胎103、104的轮胎拖距。控制模块120基于评估的用于车辆100的一个或多个轮胎的轮胎拖距和代表轮胎侧向饱和状态的轮胎拖距阈值的比较来确定轮胎侧向饱和状态的存在或不存在。在一实施例中，该阈值被选择成符合侧向轮胎力和滑角的关系中的非线性区域的开始。也就是，轮胎侧向饱和状态对应于由于轮胎侧向力饱和而产生的接近或迫近转向不稳定性。然后控制模块120响应于轮胎侧向力饱和的存在，以确定至少一个控制值，该控制值用于通过自动车辆控制系统520和致动器系统400来控制车辆100的一个或多个特征，如以下进一步描述。控制值和控制系统被配置成用于执行修正测量，以将车辆带回至稳定状态，即不存在轮胎侧向饱和的状态。

图1的控制模块120(以及如以下参考图2所描述的在此包含的各个子模块)可通过至少一个计算机程序121(计算机可读指令)的组合实施，该至少一个计算机程序在车辆100的至少一个处理器122上执行。在此处理器122可以可选地称为控制器。

评估的轮胎拖距可提供较早的侧向轮胎饱和指示，且因而可允许自动车辆控制系统采取预先购买的且较早的修正测量来储存轮胎稳定性。也就是，评估的轮胎拖距关联轮胎自对准扭矩(SAT)和轮胎侧向力，并能够提供轮胎力饱和的抢先警告，其更像是至车辆转向不稳定性的先兆。在此公开的系统和方法设置一用于评估的轮胎拖距的阈值，在该点处，产生特定的控制参数以允许通过自动车辆控制系统采取修正测量。另外，通过使用如在此所描述的轮胎拖距，产生控制参数，而无需知道道路状态。

当轮胎力饱和时，很可能已经达到轮胎/道路能力的限制。任何需要超过该限制的力将潜在地导致产生车辆不稳定性以及导致采取修正测量。由轮胎SAT和轮胎侧向力指示轮胎力饱和，且因而也由轮胎拖距来指示。SAT的感兴趣特征是它在侧向力饱和之前示出轮胎力饱和。控制模块120通过评估的轮胎拖距能够采取该SAT特征的优点，以提供车辆不稳定性的较早指示，这允许通过自动车辆控制系统520采用后续步骤，例如，采用自动EPS或其它转向和/或推进和/或制动对策。特别地，确定轮胎侧向饱和状态发起设置修正控制值，例如目标滑角和/或转向修正。

现参考图2，并继续参考图1，根据各个示意性实施例，图示出了在控制模块120中包含的子模块。在各个示意性实施例中，在附图2中示出的子模块可被组合和/或进一步分开，以同样地确定轮胎侧向力饱和状态并基于此来控制车辆100的一个或多个部件。在各个实施例中，控制模块120包括传感器模块500、SAT评估模块502、轮胎饱和确定模块504、侧向力评估模块506、中央处理模块508、阈值模块510、轮胎拖距评估模块512、轮胎滑角评估模块514、转向修正计算模块516、后轴滑角评估模块518和自动车辆控制系统520，其在此还为车辆控制模块。

中央处理模块508提供高级别控制以及各个模块之间的通信。特别地，各个模块的结果的合作，如参考图3的流程图概述解释，是通过使用中央处理模块508来执行。

传感器模块500从EPS和/或IMU和/或其它传感器130接收，如输入，感测的参数。例如，感测的参数包括，但不限于，由驾驶施加的转向扭矩(在非完全自动实施例中，电子动力系统扭矩，其由EPS传感器140感测或直接地从其它感测值确定，偏航角速率，侧向速度，纵向速速，侧向加速度和纵向加速度，且它们由车辆IMU150感测或直接地从其它传感器130确定。

轮胎评估模块512基于感测的侧向加速度、偏航角速率、转向角度和EPS扭矩来评估轮胎拖距。这些感测的值可从IMU和EPS的传感器130容易获得。例如，轮胎拖距评估模块512基于自对准扭矩、SAT和侧向力的比值来评估轮胎拖距。在实施例中，轮胎拖距评估模块512被配置成用于使用移动平均函数来评估轮胎拖距，例如，具有遗忘因子的递归最小二乘法，以使得考虑到当前的感测到的读数组以及先前的感测读数。以已知的方式，基于侧向加速度和偏航角速率能够确定轮胎或车轴侧向力，且基于电子动力转向扭矩和转向角度能够确定SAT。基于已知的轮胎拖距、轮胎侧向力与SAT之间的关系(以下进一步描述)，SAT和车轴侧向力能够组合以评估轮胎拖距。

车轴侧向力评估模块506评估用于前轮胎和/或后轮胎的侧向车轴力，例如，基于来自传感器130的感测的侧向加速度和偏航角速率。轮胎拖距评估模块512至少使用评估的侧向力来评估轮胎拖距。在一个实施例中，基于以下公式来计算用于前车轴101的车轴侧向力：

在公式1中，F_yf代表前车轴侧向力，L_f代表从车辆重心到前车轴101的距离，I为偏航惯性矩，M为车辆质量，

为评估的偏航角速率相对于时间的变化速率，且L为轴距(前车轴101和后车轴102之间的距离)的长度。公式1的参数包括从在IMU中可实施的传感器130可获取的值，具体地为评估的偏航角速率和车轴侧向力，或者为在存储器250中储存的其它车辆常量。由于感测的偏航角速率通常为大致干净信号，基于来自IMU的传感器130的r能够足够准确地评估

用于确定车轴侧向力的其它算法和公式(而非公式1)是可能的。

在一个实施例中，基于以下公式来计算用于后车轴101的车轴侧向力：

例如，SAT评估模块502基于从传感器130感测的EPS扭矩(经由传感器模块500)来评估轮胎SAT。轮胎拖距评估模块512使用至少来自SAT评估模块502的SAT来评估轮胎拖距。可使用已知的算法来评估SAT，例如，在US8,634,986中公开，尤其是与基于感测EPS扭矩评估SAT有关的部分，该文件在此作为参考被引用。这样一种算法基于感测的驾驶员扭矩和电子动力系统辅助扭矩，从传感器130可获取的转向角度以及从存储器250可获取的增益参数来评估SAT。

轮胎拖距评估模块512使用来自SAT评估模块502和车轴侧向力评估模块506的SAT来评估轮胎拖距。轮胎拖距评估模块512确定评估的SAT与侧向车轴力之间的关系，并使用该关系来评估轮胎拖距。例如，该关系可以为评估的SAT相对于评估的侧向车轴力的变化率，即它们之间的比值。

在特定实施例中，轮胎拖距评估模块512利用以下公式来评估轮胎拖距：

在公式2中，t_m代表机械拖距(其为转向角度δ的函数)，

代表轮胎拖距的评估，Γ_f代表总拖距，τ_a代表SAT且

代表车轴侧向力的评估。在各个实施例中，公式2在轮胎上按照轮胎采用或在车轴上按照车轴采用。如以上所描述，从SAT评估模块502和车轴侧向力评估模块506确定出SAT和前车轴侧向力。基于这些评估的值，可确定总拖距。由于机械拖距并不会发生很大变化，总拖距被用于评估轮胎拖距。也就是，机械拖距能够从存储器250召回。公式2中的总拖距代表SAT与车轴侧向力之间的关系，也就是SAT相对于车轴侧向力的变化率或斜率。

在各个实施例中，轮胎拖距评估模块512使用卡尔曼滤波器、最小二乘法(例如，递归最小二乘法)、或其它基于平均或过滤的算法，来确定评估的SAT值与评估的车轴侧向力值之间的斜率，从而评估轮胎拖距。一个用于轮胎拖距实时评估的实例，如本领域技术人员已知的是，

为具有遗忘因子的递归最小二乘法。

从公式3，可以理解的是，轮胎拖距可包含在总拖距(其为机械拖距与轮胎拖距的组合)中，从由轮胎拖距评估模块512确定的斜率获取该总拖距。因此，控制模块120可使用总拖距来确定轮胎饱和状态。可选地，通过施加校正因子到总拖距从总拖距(如从斜率确定)单独地评估轮胎拖距，以补偿(例如，减去)机械拖距。

在实施例中，控制模块120包括阈值模块510。阈值模块510从存储器250检索出轮胎拖距阈值或从存储器250中检索出允许实现轮胎拖距阈值计算的参数。阈值模块510产生由轮胎饱和确定模块504使用的轮胎拖距阈值。在示意性实施例中，轮胎拖距阈值被设置在0.2到0.4之间，例如约0.3。在实施例中，阈值模块510适合于调整轮胎拖距阈值以精确地代表开始或接近轮胎侧向力饱和。

在各个实施例中，轮胎饱和确定模块504基于来自轮胎拖距评估模块512的评估的轮胎拖距以及来自阈值模块510的轮胎拖距阈值来确定侧向轮胎饱和的状态。轮胎饱和确定模块504基于评估的轮胎拖距与轮胎拖距阈值之间的比较来确定侧向轮胎胎里饱和的存在或不存在。当评估的轮胎拖距大于轮胎拖距阈值时，因此，作出存在侧向轮胎力饱和的确定。当评估的轮胎拖距小于阈值时，因此，作出不存在侧向轮胎力饱和的确定。在各个实施例中，轮胎饱和确定模块504确定用于每个车轴101、102或每个轮胎103、104的轮胎侧向饱和。在每个车轴或任何轮胎具有超过阈值的轮胎拖距的情况下，然后轮胎饱和确定模块504返回指示存在侧向轮胎力饱和的输出。

在实施例中，轮胎饱和确定模块504实施持续标准，以使得评估的轮胎拖距超过阈值特定的时间量或特定的处理周期数目。在一些实施例中，从存储器250中检索出持续标准。

在各种实施例中，控制模块包括转向校正计算模块518。该转向校正计算模块518被配置成用于计算专项校正528，具体地是转向扭矩减小系数，以使得自动车辆控制系统520，通过致动器系统400，与减小的转向扭矩一起工作。本发明的该特征允许车辆100出现侧向轮胎力饱和状态并还允许实现由侧向轮胎力饱和状态引起的车辆不稳定性的不利结果的缓解。在一个实施例中，转向扭矩通过车辆控制系统520的电子动力转向系统被施加。在实施例中，至少部分地，基于评估的轮胎拖距与轮胎拖距阈值之间的差值来确定减小一系数的转向扭矩。例如，由转向校正计算模块518使用以下公式：

E_(G_t)＝K_(p_t)*(t_cd-t_c)*sign(M_driver+M_EPS) (公式4)

t_cd和t_c分别为评估的轮胎拖距和轮胎拖距阈值。在实施例中，总拖距替代轮胎拖距被使用，该总拖距包括轮胎拖距。E_(G_t)为扭矩校正或幅值减小系数，其应当被从在自动车辆控制系统520的任何控制应用中使用的常规电子动力转向命令中减去。M_driver和M_EPS代表驾驶员转向扭矩(其在一些自动车辆实施中并不存在)和通过电子动力转向系统施加的转向辅助扭矩。

在不存在轮胎侧向力饱和状态下，将通过自动车辆控制系统520的常规算法来确定转向命令和扭矩，而无需校正528。由此，电子动力转向系统将运行，无需由转向校正计算模块518确定的扭矩减小系数528。由转向校正计算模块518确定的转向校正使得电子施加的转向扭矩偏移，以便当轮胎拖距阈值已经违背时，使得车辆100返回至相对于侧向轮胎力饱和的稳定状态。

在实施例中，控制模块120包括配置成用于评估用于每个轮胎103、104的轮胎滑角514的轮胎滑角评估模块514。根据多种已知策略，可评估轮胎滑角。在一个实施例中，轮胎滑角评估模块516被配置成用于将由传感器系统200测得的纵向和侧向速率映射至每个轮胎。例如，轮胎滑角评估模块被配置成用于使用通过传感器系统获得的值来评估轮胎滑角，该值包括侧向速率、纵向速率、偏航角速率。已知用于前车轴和后车轴滑角评估的以下公式：

其中，δ代表转向角度，r为偏航角速率，v_y为侧向速率，a和b为常数，且u为纵向速率，所有这些参数可从传感器130(经由传感器模块500)获取。a和b可近似等于如在此先前限定的L_f和L_r。在其它实施例中，从传感器模块的评估子模块来评估纵向和/或侧向速率，而非直接地感测。

在实施例中，控制模块120包括目标轮胎滑角设置模块516。目标轮胎滑角为车辆特征的自动控制(例如转向控制)中车辆控制系统中使用的参数。特别地，在试图将测得的车辆100的轮胎滑角带至与目标轮胎滑角相对准中产生转向控制命令。目标轮胎滑角设置模块516响应于确定轮胎侧向力饱和状态的轮胎饱和确定模块504。当确定出存在轮胎侧向饱和状态时，来自轮胎滑角评估模块的最新评估的轮胎滑角直接地由目标滑角评估模块使用，或者在制定目标轮胎滑角中使用。

在实施例中，中央处理模块508被配置成用于迭代用于来自传感器系统200并从传感器模块500接收的每个新的感测值组的系统的各个特征。也就是，侧向力评估模块506被配置成用于反复地评估侧向力。SAT评估模块502被配置成用于反复地评估自对转扭矩。轮胎拖距评估模块512被配置成用于反复地评估轮胎拖距。轮胎滑角评估模块514被配置成用于反复地评估轮胎滑角。轮胎饱和确定模块504被配置成用于反复地确定轮胎侧向饱和状态的存在或不存在。当发生正性确定时，目标滑角设置模块516被配置成用于设定目标滑角526，且转向校正计算模块518被配置成用于确定转向校正522。目标滑角和转向校正522被反复地确定，在轮胎侧向力状态的存在持续时。当确定不存在轮胎侧向力状态时，即，已经校正轮胎侧向力饱和，目标滑角526被再设定，且通过转向校正计算模块518停止转向校正评估。

在实施例中，自动车辆控制模块520被配置成用于使用在控制车辆特征(特别地，转向)中的目标滑角526和转向校正522。因此，自动车辆控制系统520包括电子动力转向系统，该电子动力转向系统通过产生转向控制命令来响应于目标滑角，该转向控制命令倾向于将车辆轮胎滑角带成与目标526对准，因而倾向于校正轮胎侧向力饱和状态。自动车辆控制系统520倍配置成用于使用转向校正522来减小转向扭矩命令，例如，电子动力系统转向扭矩，由转向控制算法确定。

根据各个实施例，现参考图3，且继续参考图1-2，示出了用于确定轮胎侧向饱和状态并基于此控制车辆100的方法600的流程图，以便离开或校正该轮胎侧向饱和状态。根据各个示意性实施例，方法600结合图1的车辆100实施且由图1的控制模块120来执行。如在本发明的教导下可理解的是，方法之内的操作顺序并不限制于在图3中示出的顺序执行，但可以以如可应用的一个或多个变化顺序且根据本申请执行。如可进一步理解，图3的方法被计划在车辆100的操作过程中以预定时间间隔运行，和/或被计划成基于预定事件来运行。

在步骤602中，来自IMU传感器130、EPS传感器140和/或其它传感器130中的至少一个的感测信号由传感器模块500接收。在实施例中，传感器模块500根据需要处理该信号，用于由其它模块使用。特别地，以下感测的变量由传感器模块500接收并处理：偏航角速率、纵向和侧向加速度、方向盘角度和电子施加的转向扭矩(和可选地驾驶员施加的转向扭矩)。传感器模块500被配置成用于基于该感测度数来评估纵向和侧向速率。

在步骤604中，由侧向力评估模块506评估用于每个车轴101、102(其相应于每个轮胎103、104)的侧向力。在实施例中，基于来自传感器模块500的侧向加速度和偏航角速率使用以上公式1来评估侧向力。

在步骤606中，SAT评估模块502使用如以上描述的已知算法评估用于轮胎103、104中的至少一个的SAT。根据各个实施例，该算法需要来自传感器模块500的电子施加的转向扭矩和转向角度。

在步骤608中，通过使用轮胎拖距评估模块512确定侧向力相对于SAT的变化率来评估轮胎拖距。如以上所描述，轮胎拖距评估模块512使用合适的斜率评估算法来评估变化率，例如具有遗忘因子的递归最小二乘法。轮胎拖距被单独地确定并在用于确定侧向力饱和状态的后续步骤中使用，或者它包含在总拖距中，在后续步骤中，该总拖距被用作代表轮胎拖距，或者基于施加至总拖距的校正隔离轮胎拖距，如以上已经描述。

在步骤609中，基于从传感器系统200和传感器模块500获取的偏航角速率、纵向和侧向速率以及转向角度读数/评估来评估滑角。

在步骤610中，制作出轮胎侧向力饱和状态的存在或不存在的确定。在实施例中，步骤610需要确定评估的轮胎拖距是否小于轮胎拖距阈值，因而，只是轮胎侧向饱和状态的开始或迫近接近。步骤610包括核查持续标准已经满足，以确保落在轮胎拖距阈值之下的评估的轮胎拖距的稳定性。

当在步骤610中确定出存在轮胎侧向饱和状态时，步骤616、618和620被执行，根据示意性实施例。在步骤616中，利用目标滑角评估模块516基于来自步骤609的评估的轮胎滑角来设定目标轮胎滑角526。在步骤618中，如以上所述产生转向校正522，通过这，由电子动力转向系统施加的转向扭矩被减小与来自步骤608的评估的轮胎拖距与轮胎拖距阈值之间的差值成比例的一系数，作为一可能的实例。通过转向校正计算模块518实施步骤618。

在步骤620中，在自动车辆控制系统520中使用目标滑角526和转向校正522。通过在开始轮胎侧向力饱和状态时将目标轮胎滑角526设定成评估的轮胎滑角，转向控制将倾向于相对于轮胎滑角的稳定值。另外，通过减小经由转向校正522施加的电子转向扭矩，自动车辆控制还将倾向于稳定。用这种方式，目标轮胎滑角526和转向校正522偏移自动车辆控制系统，例如，电子动力转向系统，以将车辆100带出轮胎侧向力饱和状态，因而辅助于稳定车辆控制。

该方法从设定目标滑角526和产生转向校正522的步骤616和618返回至方法600的开始，以使得新的一组传感器读数被用于评估轮胎侧向饱和状态是否保持。倘若这样，像之前一样产生目标滑角526和转向校正522，这有助于将车辆带出轮胎侧向力饱和状态。

当在步骤610中确定出不存在侧向饱和状态时，该方法返回至开始步骤602，可选择在等待下一组传感器读数或步骤612中的采样数据一延迟时间之后。另外，目标滑角526被再设定成初始值且转向校正522被置零或者以其它方式被完全否定。只要避免轮胎侧向饱和状态，自动车辆控制系统操作按照传统方式操作，无需引入根据步骤616和618确定的目标滑角526和转向校正522。

尽管在本发明的前述详细说明中已经呈现了至少一个示意性方面，当应当理解的是，存在大量变型。还应当理解的是，示意性方面或(多个)示意性方面仅仅为实例，且并不意于以任何方式来限制本发明的范围、应用或配置。相反，前述详细说明将给本领域技术人员提供用于实施本发明的示意性方面的便利道路图。理解的是，在不脱离本发明的如在所附权利要求中所述的发明的范围的情况下，可在于示意性方面中描述的元件的功能和布置方面制作各种变化。

Claims

1.一种用于控制车辆的计算机实施的方法，所述方法包括：

读取车辆的多个传感器以获得传感器数据；

基于所述传感器数据评估车辆的至少一个轮胎的侧向力；

基于所述传感器数据评估所述至少一个轮胎的自对准扭矩；

基于对于所述至少一个轮胎的侧向力相对于自对准扭矩的变化率来评估用于所述至少一个轮胎的轮胎拖距；

基于用于所述车辆的所述至少一个轮胎的所述评估的轮胎拖距与代表轮胎侧向饱和状态的轮胎拖距阈值的比较来确定轮胎侧向饱和状态的存在或不存在；

当通过评估的轮胎拖距与轮胎拖距阈值的比较而确定所述轮胎侧向饱和状态存在时，确定至少一个控制值；

使用所述至少一个控制值作为至车辆控制模块的输入，其中，所述车辆控制模块基于所述至少一个控制值响应于所述轮胎侧向饱和状态；以及

当通过评估的轮胎拖距与轮胎拖距阈值的比较而确定所述轮胎侧向饱和状态存在时，基于所述至少一个控制值控制所述车辆的转向，其中控制所述车辆的转向包括：通过以减小量施加转向扭矩来控制所述车辆的转向，其中所述减小量代表转向扭矩以至少部分地基于评估的轮胎拖距与轮胎拖距阈值之间的差值确定的一系数被减小。

2.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，所述车辆控制模块包括电子动力转向系统，并且所述方法包括通过电子动力转向系统以减小量施加转向扭矩。

3.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，所述车辆控制模块基于所述至少一个控制值来确定转向控制。

4.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，所述至少一个控制值包括待通过所述车辆控制模块被施加至电子动力转向的电子动力转向校正。

5.根据权利要求4所述的计算机实施的方法，其中，所述至少一个控制值被计算为转向扭矩的幅值减小系数。

6.根据权利要求5所述的计算机实施的方法，其中，所述幅值减小系数被计算为用于所述车辆的所述至少一个轮胎的所述评估的轮胎拖距与所述轮胎拖距阈值之间的差值的函数。

7.根据权利要求4所述的计算机实施的方法，其中，在不存在所述轮胎侧向饱和状态的情况下，通过所述车辆控制模块并未施加电子动力转向校正至电子动力转向。

8.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，所述至少一个控制值包括用于所述车辆控制模块的目标滑角。

9.一种车辆，包括：

包括传感器的感测单元，其被配置成产生关于车辆的传感器数据；

车辆控制模块；以及

控制器，所述控制器被配置成用于：

基于所述传感器数据评估车辆的至少一个轮胎的侧向力；

基于所述传感器数据评估所述至少一个轮胎的自对准扭矩;

当所述轮胎侧向饱和状态存在时，确定至少一个控制值；

使用所述至少一个控制值作为至所述车辆控制模块的输入，其中，所述车辆控制模块基于所述至少一个控制值响应于所述轮胎侧向饱和状态；和

10.一种用于控制车辆的系统，所述系统包括：

包括计算机可读指令的非暂时性计算机可读介质，当由至少一个处理器执行时，被配置成用于引起执行以下步骤：

读取车辆的多个传感器以获得传感器数据；

基于所述传感器数据评估车辆的至少一个轮胎的侧向力；

基于所述传感器数据评估所述至少一个轮胎的自对准扭矩；