CN108778863A

CN108778863A - 调节车辆重心高度估计值的方法

Info

Publication number: CN108778863A
Application number: CN201680083215.1A
Authority: CN
Inventors: 让-巴蒂斯特·多雷; 弗雷德里克·别豪什; 法布里斯·朗克
Original assignee: Volvo Truck Corp
Current assignee: Volvo Truck Corp
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2016-03-07
Publication date: 2018-11-09
Anticipated expiration: 2036-03-07
Also published as: CN108778863B; US10752224B2; EP3426531B1; WO2017153797A1; EP3426531A1; US20190054905A1

Abstract

本发明涉及用于调节车辆的估计的HCOG值的方法。该方法包括基于取决于HCOG值的参数和与HCOG值无关的参数同时进行的计算。该方法进一步包括与HCOG值有关的参数的调节。

Description

调节车辆重心高度估计值的方法

技术领域

本发明涉及一种根据车辆的载荷来调整或调节车辆的重心高度(HCOG)的估计值的方法。特别地，本方法包括在制动时段期间对负载转移(load transfer)的两个同时进行的确定(concomitant determinations)。这两个同时进行的确定中的一个仅取决于车辆的特性，而另一个考虑了与重心高度有关的可变参数。然后，调节所述可变参数，以最小化根据所述两个同时进行的确定而确定的值之间的差值。因此，本方法特别适合于工业车辆，例如卡车、长途卡车和重型车辆，但本发明可实施在各种其它的车辆中，例如轿车或娱乐车辆。本发明还包括适于根据下文所述的方法来调节HCOG估计值的系统以及配备有这种系统的车辆。

背景技术

HCOG值是车辆的关键参数，尤其是用于车辆的动态控制功能的关键参数。该动态控制功能包括自动检测车辆的异常轨迹并修正其行为的ESC功能。该动态控制功能还包括检测并防止工业车辆的翻滚。通常根据车辆的质量和/或重心高度来校准动态控制功能。由于车辆的质量和/或重心未必在各次行驶之间是恒定的，所以，需要用每次行驶时的实际HCOG值来更新动态控制功能，以避免动态控制功能的不充分激活。使用多种方法来确定车辆的HCOG值。这些方法中的一些是基于车轮的滑移率，例如WO2011036511中所描述的。其它方法基于车辆的横摆速度，例如EP1749722中。这些方法中的每个方法均允许计算HCOG的估计值。然而，这样的计算一般需要在动态控制系统内实施之前收集统计上相关的足够数据。因此，在动态控制功能符合实际运行状况之前需要一定的时间段，在该时间段期间，车辆的动态控制功能可能被不适当地激活。

因此，本发明的目的是克服此缺陷。

发明内容

本方法的目的是快速调节车辆的HCOG估计值。为此，根据两种不同的方式来计算施加在前轮处的法向力与施加在后轮处的法向力之间的差值，所述两种方式中的每一个涉及不同的参数。一种计算方式仅涉及与重心高度无关的参数，而另一种计算方式包括与重心高度有关的可变参数。这两个计算在制动时段期间同时进行。因此，能够比较通过这两种计算方式获得的值，并且可以正确地调节与重心高度有关的所述可变参数。

因此，本发明的方法包括以下关键步骤：

a)在制动时段期间，确定车轮的滑移率，

b)在此制动时段期间，使用与HCOG值无关的车辆特性来确定与施加在前轮处的法向力和施加在车辆的后轮处的法向力之间的差值相对应的参考值ΔNref，

c)同时，使用与HCOG值有关的可变参数来确定施加在前轮处的法向力和施加在后轮处的法向力之间的差值ΔN，

d)将在步骤b)中确定的ΔNref值与在步骤c)中确定的ΔN值进行比较，

e)可选地，以使ΔN值逼近ΔNref值的方式调节与HCOG值有关的所述可变参数，以及

f)调节将被所述车辆的动态控制功能考虑的HCOG值。

本方法可进一步包括步骤e’)，该步骤e’包括在同一制动时段期间重复步骤d)和步骤e)一次或多次。

替代地或另外，本方法可包括步骤e”)，该步骤e”包括在同一制动时段期间重复步骤a)、b)、c)、d)和e)一次或多次。

在步骤a)中，可使用任何已知的方法确定车轮的滑移率。车轮的旋转优选由已存在于车辆上的车轮旋转传感器确定。车辆的绝对速度也可由已用于车辆的其它功能的传感器确定。可以对一组或多组车轮确定平均滑移率。例如，对于具有两个轮轴的车辆，与后轮的平均滑移率分开地确定前轮的平均滑移率。因此，在步骤a)中，确定车轮的滑移率包括确定前轮的滑移率和确定后轮的滑移率。

在步骤b)中，从在步骤a)中确定的对应的滑移率导出在制动时段期间施加到前轮的法向力和施加到后轮的法向力。这样，能够确定施加到前轮的法向力和施加到后轮的法向力之间的差值。法向力的差值与制动时段期间的负载转移直接相关。该步骤中的法向力的确定仅涉及与车辆的HCOG值无关的参数。在此上下文中，术语“无关”是指所述参数不是HCOG值自身，且它们不受HCOG值影响。一般而言，可使用任何参数基于车轮的滑移率来确定法向力，只要它与车辆的HCOG值无关即可。优选地，考虑与载荷无关的作为车辆自身特性的预定参数。例如，根据预先建立的曲线从车轮的滑移率确定的附着系数可用于得到法向力。也可考虑在制动时段期间施加到车轮的切向力，因为所述切向力与车辆的特性有关，尤其还与车辆的制动系统有关。通常从车辆的制动系统内施加的制动压力来导出切向力，且通过压力传感器采集切向力。在优选实施例中，组合考虑附着系数和在制动时段期间施加到车轮的切向力，以确定对应的法向力。因此，通过与重心高度无关的参数计算的、施加到前轮的法向力和施加到后轮的法向力之间的差值被当作参考值。

换言之，步骤b)包括以下的子步骤：

b1)确定所述前轮轴的车轮的附着系数(AF)以及所述后轮轴的车轮的附着系数(AR)，

b2)确定所述前轮轴的车轮的切向力(TF)以及所述后轮轴的车轮的切向力(TR)，和

b3)从步骤b1)和b2)导出所述前轮轴的车轮的法向力(NF)和所述后轮轴的车轮的法向力(NR)。

同时，在步骤c)中使用与HCOG值有关的一个或多个参数来确定施加到前轮的法向力和施加到后轮的法向力之间的差值。这些参数可包括HCOG值自身或者可从其容易地导出HCOG值的与HCOG值成比例的参数。所述参数是可变参数，这意味着它可以增加或减小。在步骤c)中使用的其它参数中的一些可以与在步骤b)中使用的参数相同，例如切向力。也可考虑与车辆的几何参数有关的不同参数。特别地，可考虑与车辆的尺寸有关的值，例如车辆的长度、前轮轴和后轮轴之间的距离、车辆或车辆部件的重量、车辆的高度。优选地，考虑与车辆的一些几何方面结合的施加到车轮的制动力矩、以及与HCOG值有关的可变参数，以估算在制动时段期间施加到前轮的法向力和施加到后轮的法向力之间的差值。在车辆的几何方面中，有利地考虑前轮轴和后轮轴之间的距离。

根据步骤b)确定的前轮的法向力和后轮的法向力之间的差值可能不同于在步骤c)中确定的所述对应的参数。如果是这种情况，则在步骤e)中以使得根据步骤c)确定的前轮处的法向力和后轮处的法向力之间的差值逼近在步骤b)中确定的对应参考值的方式来调节步骤c)中使用的与HCOG值有关的可变参数。术语“逼近”应理解为“尽可能接近”，意味着所述值可以相等或非常接近。然而，如果仅减小在上述步骤b)和步骤c)中计算的两个值之间的偏差，该方法也有效。在这些情形下，总是在行驶开始时降低动态控制系统故障的风险。

与重心高度有关的参数的调节可执行一次或数次。换言之，步骤d)和e)可在步骤e’)中迭代，在每次迭代中使用在前一次迭代之后获得的值。考虑到在步骤a)和b)中计算的参考值保持不变，此迭代过程在一个单独的制动时段期间内执行。

替代地，所有步骤a)、b)、c)、d)和e)可在给定的制动动作期间迭代。在所述制动动作期间施加的制动力矩不恒定的情况下，这可以是合适的。

在上文和下文中，术语“制动时段”是指使用制动系统对车辆减速的一段时间。制动时段可持续数毫秒(或更短)至数秒。“制动动作”对应于驾驶员对制动系统的激活(例如通过压下制动装置)。制动动作开始于制动器激活的开始时，并且结束于驾驶员释放制动装置时。在单个制动动作期间，可考虑数个制动时段。制动装置可以是制动踏板。在一些情形中，该制动装置也可以是驻车制动器激活装置。

因此，实施者将清楚地理解本方法的目的不是提供实际的HCOG值，而是仅根据运行状况基于参考值来估算和调整HCOG值。换言之，已实施在车辆的动态控制系统内的HCOG值可以增加或减小一定的量，以接近实际的运行状况。

与实际确定HCOG值相比，根据这种方法的数据的计算快得多，且它提供了对车辆的动态控制系统的快速且有效的调整。这种方法并不妨碍在行驶期间通过更耗时的计算方法对HCOG值的任何进一步的确定。

本发明还涉及一种系统，该系统能够在一个或数个制动时段期间收集所需的数据，并使用两个不同的计算过程同时地计算施加到前轮的法向力和施加到后轮的法向力之间的差值。特别地，这种系统根据本文所述的方法来计算上述值。该系统还能够将所计算出的两个值相互比较，并且以减小所计算出的两个值的之间的偏差的方式来调节与HCOG值有关的一个或多个参数。该系统优选适于在同一制动时段期间或至少在给定的制动动作期间建立数次迭代。本系统能够向车辆的动态控制系统提供指令，以将HCOG估计值增加或减小一定的量。本系统可以被包括在或集成在车辆的动态控制系统内。

本发明还涵盖配备有这种系统的车辆。

附图说明

图1：车辆的制动期间的法向力和切向力的分布。

图2：所述方法的图示。

图3：用于调节所估计的HCOG值的系统的示意性表示。

具体实施方式

在本方法的一个步骤中，在制动时段期间，根据以下的通用公式(1)来确定车轮W的滑移率R：

(1)

其中

R表示以百分比提供的、给定车轮W的滑移率，

VS表示以米/每秒提供的、车辆V的直线速度，

WS表示也以米/每秒提供的、车轮W的直线速度。

在已知车轮W的半径时，容易根据车轮W的旋转速度导出车轮W的直线速度WS。因此，如果不发生滑移，则车轮的直线速度WS对应于车辆的直线速度VS。

虽然独立地确定每个车轮W的滑移，但对前轮确定平均滑移率RF并且对车辆的后轮确定平均滑移率RR。换言之，可根据公式(1a)来确定滑移率RF：

(1a)

其中VS具有与上文相同的含义，且其中考虑了前轮的直线速度WSF，同时，根据公式(1b)来确定后轮的滑移率RR：

(1b)

其中VS具有与上文相同的含义，且其中考虑了后轮的直线速度WSR。

前轮优选表示一个前轮轴的车轮，并且后轮优选表示双轮轴或单轮轴的一个后轮轴的车轮。在车辆包括不止一个前轮轴和/或不止一个后轮轴的情况下，可以对每个前轮轴和每个后轮轴确定平均滑移率。替代地，可以对所有前轮轴确定平均滑移率，并可以对车辆的所有后轮轴确定平均滑移率。

通常用预先建立的实验曲线来表征车辆，该实验曲线将车轮的滑移率R与附着系数A关联。因此，基于车辆的特性，可以从如上所述地确定的前轮的滑移率RF导出前轮轴的车轮的附着系数AF。类似地，可以从后轮的滑移率RR导出后轮轴的车轮的附着系数AR。

该附着系数通常被定义为切向力T与法向力N的比值。因此，前轮轴的车轮的附着系数AF由公式(2a)定义，且后轮轴的车轮的附着系数AR由公式(2b)定义：

(2a)

(2b)

其中

AF、AR分别表示前轮轴的车轮和后轮轴的车轮的附着系数，

TF、TR分别表示前轮处的切向力和后轮处的切向力，

NF、NR分别表示前轮处的法向力和后轮处的法向力。

切向力TF、TR容易根据公式(3a)和(3b)来确定：

(3a)

(3b)

其中

TF和TR具有与上文相同的含义，

Q表示制动因数，

KF和KR分别表示前轮处的制动压力和后轮处的制动压力，

Wrad表示车轮W的半径。

Wrad通常对于前轮和后轮是相同的。然而，可以考虑每个车轮的具体半径。这同样适用于制动因数Q。

看来，切向力TF、TR(如公式(3a)和(3b)中所确定的)仅涉及车辆特性。制动因数是车辆的制动系统固有的，且车轮半径Wrad由构造决定。制动压力(KF、KR)由已经存在于车辆上的相应的制动传感器测量。在已知前轮和后轮的切向力(TF、TR)和对应的附着系数(AF、AR)时，容易从公式(2a)和(2b)导出对应的法向力(NF、NR)。

在制动时段期间如上所述地确定的前轮的法向力NF与后轮的法向力NR之间的差值提供了参考值ΔNref。更具体地：

ΔNref＝NR-NF

其中，NR和NF被如上所述地确定。

替代地，可以考虑NR和NF之间的差值的绝对值作为参考值。

同时，根据车辆的几何参数、按照公式(4)来确定前轮轴处的法向力与后轮轴处的法向力之间的差值ΔN：

(4)

其中

B表示在制动时段期间施加到车辆的车轮的总制动力矩，

YG是与车辆的重心高度有关的可变参数，

D是前轮轴和后轮轴分开的距离。

总制动力矩B由车辆的制动传感器确定。总制动力矩B由公式(5)定义：

(5)B＝Q(KF+KR)

其中B、Q、KF和KR具有与上文相同的含义。

距离D根据车辆特性是已知的。

这样，法向力的差值ΔN仅取决于可变参数YG。

由于在相同制动时段期间同时确定ΔN和ΔNref，所以可以将它们相互比较。以使ΔN和ΔNref变成相同或几乎相同的方式来调节可变参数YG。换言之，如果ΔN和ΔNref之间的差值低于10％或低于5％或低于1％，则可以认为该差值是可接受的。更具体地，如果ΔN～ΔNref或如果ΔN＝ΔNref，那么，更新的可变参数YG将被考虑，以用于调节动态控制系统中的所估计的HCOG值。

可变参数YG的优化可能需要数次迭代，其中，在每次迭代中将ΔN与ΔNref进行比较，直到ΔN和ΔNref的值充分相互接近为止。因此，可以在每次迭代中将可变参数YG增加或减小预定的值，例如1％或5％或10％。

每次迭代可对应于制动踏板的独立激活。然而，本方法优选允许在单个制动动作期间的快速迭代。因此，能够在有限次数的制动激活中调整车辆的估计的HCOG值。理想地，在第一次制动动作时就能够立即调节所估计的HCOG值。

本发明还包括用于根据车辆的载荷来估计和调整车辆的估计的HCOG值的系统E。所述系统E从车辆的一个或多个传感器SE收集数据，并且尤其从车轮旋转传感器和制动压力传感器收集数据。系统E还收集被存储在只读存储器ME中并且与车辆的几何参数有关的数据。特别地，这种数据包括前轮轴和后轮轴分开的距离D、车辆或车辆元件的重量、以及与车辆有关的其它尺寸。

系统E包括计算单元CE，该计算单元CE能够根据上述方法对从传感器和从只读存储器ME接收的数据进行计算。系统E向动态控制系统提供指令，以将HCOG值增加或减小一定的量。

本发明还涉及一种车辆，该车辆配备有系统E，或配备有被设计成根据上述方法对所述数据进行计算的等同系统。

Claims

1.一种用于调节车辆V的估计的HCOG值的方法，所述车辆V包括前轮轴和后轮轴，所述方法包括以下步骤：

a)在制动时段期间，确定前轮轴的车轮的滑移率(RF)和后轮轴的车轮的滑移率(RR)，

b)根据在步骤a)中确定的滑移率(RF)和(RR)，使用与所述HCOG值无关的参数来导出与施加到所述前轮轴的车轮的法向力(NF)和施加到所述后轮轴的车轮的法向力(NR)之间的差值相对应的参考值(ΔNref)，

c)使用与重心高度有关的可变参数(YG)来确定施加到所述前轮轴的车轮的法向力和施加到所述后轮轴的车轮的法向力之间的差值(ΔN)，

d)将在步骤c)中确定的(ΔN)与在步骤b)中确定的(ΔNref)进行比较，

e)如果必要，调节所述可变参数(YG)，

f)根据在步骤e)中确定的(YG)调节所述HCOG值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述滑移率(RF)和(RR)是通过传感器确定的。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述滑移率(RF)和(RR)是根据通用公式(1)确定的：

(1)

其中

(R)表示给定车轮(W)的滑移率，

(VS)表示所述车辆(V)的直线速度，

(WS)表示所述车轮(W)的直线速度。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，步骤b)包括以下步骤：

b1)确定所述前轮轴的车轮的附着系数(AF)和所述后轮轴的车轮的附着系数(AR)，

b2)确定所述前轮轴的车轮的切向力(TF)和所述后轮轴的车轮的切向力(TR)，

b3)从步骤b1)和步骤b2)导出所述前轮轴的车轮的法向力(NF)和所述后轮轴的车轮的法向力(NR)。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述附着系数(AF)、(AR)是在步骤b1)中根据将车轮的滑移率与车轮的附着系数相关联的至少一个预先建立的曲线而确定的。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述切向力(TF)、(TR)是在步骤b2)中根据公式(3a)和公式(3b)而确定的：

(3a)

(3b)

其中

(Q)表示制动因数，

(KF)和(KR)分别表示前轮处的制动压力和后轮处的制动压力，

(Wrad)表示所考虑的车轮(W)的半径。

7.根据权利要求4至6中的任一项所述的方法，其中，所述法向力(NF)、(NR)是在步骤b3)中根据公式(2a)和公式(2b)而导出的：

(2a)

(2b)

其中

(AF)、(AR)表示在步骤b1)中确定的附着系数，

(TF)、(TR)表示在步骤b2)中确定的切向力，并且

(NF)、(NR)分别表示前轮处的法向力和后轮处的法向力。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，步骤c)中提及的差值(ΔN)是根据公式(4)确定的：

(4)

其中

(YG)是与车辆的重心高度有关的可变参数，

(D)是前轮轴和后轮轴分开的距离，并且其中

(B)表示施加到所述车辆的车轮的总制动力矩，且由公式(5)定义：

(5)B＝Q(KF+KR)

其中，(B)、(Q)、(KF)和(KR)具有与上文相同的含义。

9.一种用于调节车辆的重心高度的系统，所述系统包括计算单元(CE)，其特征在于，所述计算单元(CE)从所述车辆的一个或多个传感器(SE)以及只读存储器(ME)接收数据，其中，所述计算单元(CE)根据权利要求1至9中的任一项所述的方法对所述数据进行计算，并且其中，所述计算单元(CE)向所述动态控制系统提供指令，以将所述HCOG值增加或减小一定的量。

10.一种车辆，所述车辆配备有根据权利要求9所述的系统，或配备有被设计成调节所述车辆的重心高度的类似系统，其中，根据权利要求1至8中所述的方法调节所估计的HCOG值。