CN109715418B - 绝对车轮滚动半径的估计和竖向压缩值的估计 - Google Patents

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Abstract

公开了用于估计车辆的车轮的绝对车轮滚动半径和/或竖向压缩值的方法、装置和计算机程序产品，其中，车辆的横摆率、第一车轮和第二车轮的轮速以及可选的所述车辆的横向角速度被测量并且被用作所述估计的基础。

Description

绝对车轮滚动半径的估计和竖向压缩值的估计
技术领域
本发明总体上涉及估计车辆的车轮的车轮滚动半径以及估计车辆的车轮的竖向压缩值。
背景技术
出于舒适和安全的目的，汽车包括各种监控和稳定系统，这些系统检测并潜在地控制从发动机到轮胎状况的当前驾驶特性。轮胎或车轮状况(诸如压力监测、松动车轮检测或轮胎刚度确定)是特别令人注意的，因为轮胎和车轮形成与道路的主要接触点并且受到剧烈的摩损力。
滚动半径估计已成为监测轮胎或车轮状况的有价值工具。特别地，相对滚动半径估计旨在识别与标称值或参考值的偏差。相反，绝对滚动半径估计旨在识别滚动半径的实际绝对值。
例如，从US6,834,222中已知一种用于轮胎不平衡检测的系统，其中基于车辆速度估计相对滚动半径。车辆速度是由车轮角速度传感器通过滚动半径确定的。然而，如果不知道绝对车轮滚动半径，则这种确定是很容易出错并且受到系统确定误差的影响。此外，这种方法需要精确了解相对半径估计的标称值或参考值。
在其它方法中，由GPS信号确定的车辆速度可以用作滚动半径估计的基础。如果存在GPS设备，则可以实施该方法，但并非所有车辆都有GPS设备。
此外，轮胎刚度是轮胎状况的变量，其对于轮胎压力监测和车轮分类都有影响。轮胎状况的数据处理中的常见问题是这些变量的相互作用。例如，滚动半径变化取决于轮胎压力和轮胎刚度二者。因此，与滚动半径估计同时或独立地估计压缩常数是非常有意义的。
因此，本发明的目的是提供用于估计或确定车辆的车轮的参数的改进的解决方案，特别是用于估计或确定车辆的车轮的绝对车轮滚动半径以及估计或确定车辆的车轮的竖向压缩值的改进的解决方案。
发明内容
公开了方法、装置以及计算机程序产品。
在第一方面，公开了一种估计车辆的车轮的绝对车轮滚动半径的方法。该方法包括测量至少两个横摆率信号，每个横摆率信号指示所述车辆的横摆率。所述方法包括：测量至少两个第一车轮速度信号，每个第一车轮速度信号指示所述车辆的第一车轮的角速度；以及测量至少两个第二车轮速度信号，每个第二车轮速度信号指示所述车辆的第二车轮的角速度。基于测量的所述横摆率信号、测量的所述第一车轮速度信号以及测量的所述第二车轮速度信号，确定所述第一车轮的第一绝对车轮滚动半径和所述第二车轮的第二绝对车轮滚动半径。
在一些示例中，第一车轮和第二车轮可以为后轮。这种布置可以称为后部布置。例如，第一车轮可以为左后轮，第二车轮可以为右后轮，反之亦可。
可替选地，第一车轮和第二车轮可以为前轮(称为前部布置)或者可以为前述布置的组合，例如，第一车轮可以为前轮并且第二车轮可以为后轮，反之亦可。例如，如果第一车轮和第二车轮位于车辆的同一侧，则该布置可以称为(左或右)侧布置。可替选地，如果第一车轮和第二车轮位于车辆的相对侧，则该布置可以称为对角布置。
此外，各个车轮可以是从动轮或非从动车轮。各个车轮可以是转向轮或非转向车轮。
在整个说明书中，将概括地描述所述方法，并且所述方法可以应用于车轮布置以及从动或非从动车轮和转向或非转向车轮的任一组合。然而，对于一些布置(例如，前部布置、对角布置、从动轮布置、转向轮布置等)，考虑特定的布置，可以优选特定的实施方式。出于示例的目的，在本说明书中，除非另有说明，否则第一车轮可以被称为(后)左轮并且第二车轮可以被称为(后)右轮。
在一些示例中，所述确定可以基于测量的信号之间的特定关系。例如，所述关系可以表示为：
Figure BDA0001987044000000031
其中，
Figure BDA0001987044000000032
表示横摆率，rl表示第一绝对车轮滚动半径，rr表示第二绝对车轮滚动半径，ωι表示第一车轮速度，ωr表示第二车轮速度，B表示车轴宽度以及K表示偏移常数。
通常，如上所述，根据第一方面的估计绝对车轮滚动半径的方法包括针对每种信号的至少两个测量，即包括测量至少两个横摆率信号、至少两个第一车轮速度信号以及至少两个第二车轮速度信号。然而，在一些实施方式中，可以执行更多测量。在使用测量信号之间的特定关系的情况下，针对各个信号的测量数量可以取决于关系中未知数的数量。例如，如果第一绝对车轮滚动半径、第二绝对车轮滚动半径和偏移常数是未知的，则可以执行至少三次测量。
车轴宽度B可以对应于连接第一车轮和第二车轮的车轴的宽度。例如，在后部布置的情况下(诸如第一车轮为第一后轮(例如，左后轮)并且第二车轮为第二后轮(例如，右后轮))，则车轴宽度可以为后车轴的宽度。在前部布置的情况下，车轴宽度可以为前车轴的宽度。在一些示例中，车轴宽度可以为车轴的实际宽度或有效车轴宽度。有效车轴宽度可以例如定义为描述第一车轮和第二车轮的取向的方向矢量之间的正交距离。在非转向轮的情况下，有效车轴宽度可以与实际的或物理的车轴宽度相同。在转向轮的情况下，有效车轴宽度可以对应于实际车轴宽度与转向角的余弦的乘积。
偏移常数K可以用于捕获一个或多个信号中的偏移。例如，偏移常数可以用于捕获横摆率信号中的偏移。为了至少部分地补偿横摆率传感器在其测量中的潜在偏差，可以将偏移常数K设置为该偏差的值
Figure BDA0001987044000000033
Figure BDA0001987044000000041
在一些示例中，例如，在测量误差可以忽略不计的情况下，可以将偏移常数设置为零，K＝0。
在一些示例中，所述方法可以包括测量至少两个横向加速度信号，每个横向加速度信号指示所述车辆的横向加速度。所述确定可以基于车轮压缩值和测量的指示所述车辆的横向加速度的横向加速度信号。
例如，可以使用车辆的加速计来测量横向加速度。
特别地，如果测量了横向加速度信号，则所述方法可以基于以下关系的确定。
Figure BDA0001987044000000042
其中，
Figure BDA0001987044000000043
表示横摆率，rι表示第一绝对车轮滚动半径，rr表示第二绝对车轮滚动半径，ωl表示第一车轮速度，ωr表示第二车轮速度，B表示车轴宽度(例如，连接第一车轮和第二车轮的车轴的宽度)，αy表示所述车辆的横向加速度，C表示车轮竖向压缩值以及K表示偏移常数。
竖向压缩值C也可以表示为竖向压缩比常数。通常，可以认为车轮的竖向压缩(即绝对滚动半径的减小量)与产生压缩的竖向力成比例。竖向压缩值可以暗示该比例。
车辆的横向加速度(例如，在转弯期间)在车轮之间产生载荷差异。竖向压缩值C可以定义为横向加速度与绝对滚动半径的进一步变化之间的比例常数。
特别地，C可以对应于
Figure BDA0001987044000000044
其中，m为车辆的质量，H为重心的高度，B为车轴宽度，并且C为各个车轮的标称压缩常数。该标称压缩常数可以通过如下关系式给出：
Δr＝C′×F
其中，Δr表示绝对滚动半径的变化，并且F表示竖向力。
竖向压缩值可以为预定的或者可以通过方法从另一源接收，或者可以通过方法本身进行估计。
从另一源接收竖向压缩值的示例可以包括将相对滚动半径估计与车辆载荷测量相结合。在车辆中已知的载荷变化的情况下，相对滚动半径的变化的估计(对应于该载荷变化)允许估计竖向压缩值。
竖向压缩值可以通过所述方法进行估计。例如，可以测量至少三个横摆率信号、可以测量至少三个第一车轮速度信号、可以测量至少三个第二车轮速度信号、以及可以测量至少三个横向加速度信号。然后，所述确定可以包括：基于测量的横摆率信号、测量的第一车轮速度信号和测量的第二车轮速度信号、以及测量的横向加速度信号，确定车轮压缩值，例如，根据下式确定车轮压缩值：
Figure BDA0001987044000000051
其中，
Figure BDA0001987044000000052
表示横摆率，rl表示第一绝对车轮滚动半径，rr表示第二绝对车轮滚动半径，ωl表示第一车轮速度，ωr表示第二车轮速度，B表示车轴宽度(特别是连接第一车轮和第二车轮的车轴的宽度)，αy表示所述车辆的横向加速度，C表示车轮压缩值以及K表示偏移常数。
所述确定可以在不使用所述车辆的车轮的标称车轮半径的情况下执行。可以使用该确定，以便不依赖标称车轮半径的精度，例如，由于车胎或车轮的变化。
所述确定可以包括统计回归分析，特别地，诸如卡尔曼滤波的递归估计、或者诸如测量的信号之间的关系的最小二乘拟合的批量分析。
所述第二车轮的绝对滚动半径可以基于所述第一车轮的确定的第一绝对滚动半径而计算出。所述第二绝对车轮滚动半径可以基于确定的所述第一绝对车轮滚动半径和比例因数所确定。所述比例因数可以描述一个车轮如何与另一车轮相关并且可以通过使用相对滚动半径估计方法来获得。在轮胎压力监测系统中，可以使用用于该目的的各种附加信号，包括：车轮速度、横摆率、发动机扭矩、发动机转速(RPM)、环境温度、制动标志、后齿轮标志、ABS或牵引力控制接合标志、离合器标志、纵向加速度以及横向加速度。
按照时间序列测量所述至少两个横摆率信号、按照时间序列测量所述至少两个第一车轮速度信号、以及按照时间序列测量所述至少两个第二车轮速度信号作。所述时间序列可以优选地在时间上彼此同步，例如同时收集。
所述确定可以不使用指示车辆的速度的速度信号执行，特别是不使用GPS信号执行。例如，如果车辆没有配备GPS设备或者不能提供GPS信息(例如，通过外部GPS设备)，则可以使用这种确定。
所述方法可以包括从辅助传感器接收至少一个辅助信号，并且所述确定基于(一个或多个)辅助信号。所述(一个或多个)辅助信号可以指示以下中的至少一项：
发动机扭矩、特定车轴/车轮扭矩、车轮滑移、发动机转速(RPM)、纵向加速度、所述车辆的载荷、车轴高度、悬架压力、环境温度、方向盘转角、轮胎类型、估计的摩擦势(诸如来自ABS制动、来自TCS事件、来自车轮连接)、车轮上的标准化牵引力、摩擦相关值、制动压力、轮胎压力、轮胎温度、悬架高度、控制标志寄存器。
控制标志寄存器例如可以指示ESC控制正在进行中、ABS制动正在进行中、TCS正在进行中、制动正在进行中、换挡正在进行中、离合器踏板被接合、倒车挡被接合、连接拖车、或定速巡航被接合。
上述辅助信号的使用包括如下内容：在接合制动器时和/或在倒挡被接合的情况下，可以忽略测量的信号和/或结果(例如，确定的半径和/或压缩)。而且偏离正常驾驶情况的驾驶情况可以用作忽略测量的信号和/或结果的标准。这种驾驶情况可以包括高的横向加速度、高的车辆加速度(“用脚启动”)、高的车辆减速度(“猛踩刹车”)。
可以在接合倒挡时改变测量的车轮速度的符号。指示正在进行ABS或牵引力控制的辅助信号或标志可以用作关断标准，以最小化未知车轮扭矩的影响。
指示纵向加速度的辅助信号可以类似于如上所述的横向加速度的使用而使用。可以使用指示纵向加速度、车轴高度和空气悬架压力中的至少一者的辅助信号来估计车辆的载荷。如上所述，所获得的载荷估计也可以用于获得实际的竖向压缩常数的估计。
在从动轮的情况下可以使用上述辅助信号：例如，可以使用指示发动机扭矩或特定的车轴/车轮扭矩的辅助信号来考虑车轮滑移。车轮滑移可以单独建模或在特别高的扭矩级别下被检测到。具体地，针对从动轮，发动机RPM和车轮速度可以用于计算车轮特定扭矩。附加地或可替选地，指示被压下的离合器踏板的辅助信号可以指示扭矩信号是不可靠的且不应予以考虑。
指示环境温度的辅助信号可以用于补偿对于竖向车轮压缩常数的潜在的温度影响。
对于转向轮，可以使用指示转向角的信号来计算由于轮偏转角导致的车轴宽度的有效减小。
在第二方面，公开了一种估计车辆的车轮的竖向压缩值的方法。该方法可以包括：测量指示所述车辆的横摆率的横摆率信号、测量指示所述车辆的第一车轮的角速度的第一车轮速度信号、测量指示所述车辆的第二车轮的角速度的第二车轮速度信号、测量指示所述车辆的横向加速度的横向加速度信号。获得第一绝对车轮滚动半径信号和第二绝对车轮滚动半径信号，所述第一绝对车轮滚动半径信号指示所述第一车轮的绝对车轮滚动半径，所述第二绝对车轮滚动半径信号指示所述第二车轮的绝对车轮滚动半径。可以基于测量的所述横摆率信号、测量的所述第一车轮速度信号和测量的所述第二车轮速度信号、测量的所述横向加速度信号以及基于获得的所述第一车轮的第一绝对车轮滚动半径和所述第二车轮的第二绝对车轮滚动半径，确定至少所述第一车轮的竖向压缩值。
为了获得所述第一车轮的第一绝对车轮滚动半径和所述第二车轮的第二绝对车轮滚动半径，所述方法可以估计车辆的车轮的绝对车轮滚动半径。可以基于如本文所公开的估计车辆的车轮的绝对车轮滚动半径的方法来估计第一绝对车轮滚动半径和第二绝对车轮滚动半径。
估计车辆的车轮的绝对车轮滚动半径和竖向压缩值的方法可以包括根据第一方面的方法的步骤和根据第二方面的方法的步骤或者其组合的步骤。
在用于估计竖向压缩值的方法的示例中，所述确定可以基于以下关系式：
Figure BDA0001987044000000081
其中，
Figure BDA0001987044000000082
表示横摆率，rl表示第一绝对车轮滚动半径，rr表示第二绝对车轮滚动半径，ωl表示第一车轮速度，ωr表示第二车轮速度，B表示车轴宽度，αy表示横向加速度，C表示车轮压缩值以及K表示偏移常数。
在第三方面，公开了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括程序代码，所述程序代码被配置为当在计算设备中执行时，执行如本文所公开的方法的步骤。
在第四方面，公开了一种用于估计车辆的车轮的绝对车轮滚动半径和/或竖向压缩值的装置，该装置包括处理部件，所述处理部件被配置为执行如本文所公开的方法的步骤。
附图说明
以下参考附图进行详细描述，其中：
图1示意性地示出了其中标称滚动半径和绝对滚动半径不同的车轮的侧视图。
图2A示意性地示出了其中可以应用根据实施方式的方法的转弯期间的车辆的俯视图。
图2B示意性地示出了其中可以应用根据实施方式的方法的转弯期间的车辆的另一俯视图。
图3示意性地示出了其中可以应用根据实施方式的方法的横向加速期间的车辆的后视图。
图4示意性地示出了包括根据实施方式的装置的车辆的侧视图。
图5示意性地示出了根据实施方式的装置。
图6-图8示出了根据实施方式的方法的流程图。
具体实施方式
图1示意性地示出了车轮12a和车轮12b的侧视图，其中，标称滚动半径20r和绝对滚动半径22r不同。
在虚线中，没有载荷或变形的车轮12a的几何形状被示出为具有半径20r和中心20c的形状20。通常，车轮包括轮胎和轮辋，轮胎安装在轮辋上。在没有载荷和变形的情况下，车轮具有圆形外周界。
车轮12a的半径20r可以称为轮胎或车轮的“标称半径”。在图1中，标称半径20r通过从车轮12a的几何中心20c垂直向上指向的虚线所示出。
通常，由于静态参数(例如，轮胎和/或轮辋的制造公差、甚至轮胎材料中的材料分布、轮胎胎面中的缺陷等)以及动态参数(例如，由安装有车轮的车辆的载荷、部分放气、摩擦力、加速/减速等驱动条件引起的)，车轮可以具有不同于圆形形状的外周界。这种车轮12b也在图1中示出。
在实线中，示出了车轮12b的几何形状，其具有与车轮12a的形状不同的形状。出于示例的目的，车辆12a和车轮12b被示出为与道路有公共接触点24。
例如，由于载荷、部分放气、摩擦力、加速和/或任何其它原因(如上面已经提到的那些原因)，车轮12b的形状不同于车轮12a的形状20。因此，车轮12b具有形状22，如图所示，形状22可以为非圆形(例如，相对于车轮12b的几何中心12c为椭圆形)。在下文中，形状22被称为非圆形，仅作为示例而不限制形状22为这种形状。
绝对滚动半径22r可以被定义为车轮12b的中心22c和支撑点24(例如，与道路的接触点)之间的长度。车轮12b的中心22c例如可以为车轮12b的重心或对称中心或旋转中心或任何其它参考点，相对于该参考点，可以限定绝对滚动半径22r。
在所示例的情况中，绝对滚动半径22r小于标称半径20r。
圆形形状20和非圆形形状22被示出为具有与道路的公共接触点24。由于绝对滚动半径22r小于标称半径20r，中心22c位于中心20c的下方。
图2A和图2B示意性地示出了转弯期间的车辆的俯视图。在图2A和图2B中，车辆的前部位于附图的顶部。
在图2A中，示出了车辆10，车辆10的前轮倾斜以进行左转弯。根据本发明的方法可以应用于车辆10的驾驶状况，以便确定由后轴16连接的后轮12和后轮14的绝对车轮滚动半径。
使用横摆率传感器(未示出)来测量横摆率
Figure BDA0001987044000000103
使用车轮速度传感器来测量左后轮12的车轮速度以及使用车轮速度传感器来测量右后轮14的车轮速度。车轮速度以角速度给出，并且不等于车速。
横摆率的测量值、左后轮速度的测量值以及右后轮速度的测量值被认为形成第一组的测量。
第一组的测量可以同时或至少以同步的方式执行，使得第一组的测量可以彼此相关或相关联。这也适用于其它组的测量(诸如下文进一步提到的第二组的测量)。
第一组的测量值通过以下关系式相关联：
Figure BDA0001987044000000101
其中，
Figure BDA0001987044000000102
表示横摆率，rl表示左后轮的绝对滚动半径，rr表示右后轮的绝对滚动半径，ωl表示左后轮速度，ωr表示右后轮速度，B表示后轴16的宽度(并且假设为已知的)，以及K表示偏移常数。为简单起见，在该实施方式中，假设传感器具有可以忽略不计的误差，并且偏移常数K可以设置为零。
此外，执行第二测量，生成用于横摆率、左后轮速度和右后轮速度的第二组值。
第二组的测量值也通过上述关系式相关联。基于这两组测量值并且基于上述关系式，可以分别确定左后轮12的绝对滚动半径rl和右后轮14的绝对滚动半径rr。
为了提高可靠性，可以增加测量组的数量并且可以进行统计分析。
可以进行测量信号之间的关系式的最小二乘拟合批量分析。
应当注意，在该实施方式中，所述确定不使用标称滚动半径或车辆的速度(诸如根据GPS信号确定的车辆的速度)。
图2B示出了车辆10，其中，根据实施方式的方法可以应用于车辆10的驾驶状况，以便确定由前轴18连接的前轮12和前轮14的绝对车轮滚动半径。在所示例的情况下，前轮12和前轮14是车辆的转向轮。
为了考虑到角速度可以不是平行的或者可以不具有它们之间的正交指向的偏移，将如下所述的，在确定中还包括另一补偿因数。
从辅助传感器例如转向角传感器接收指示转向角的辅助信号，并且基于该辅助信号进行所述确定。特别地，转向角可以用于计算由于车轮角度引起车轴宽度的有效变化。例如，有效轴宽度Β′可以被计算为：
B′＝Bcos(∝)
其中，B为前轴18的实际轴宽，∝表示相对于直线驾驶所测量的转向角。
在其它实施方式中，除了图2A和图2B所示的那些之外，还可以考虑其它的布置，包括比较位于车辆的同一侧的车轮(例如，左前轮和左后轮)或者比较相对于彼此呈对角地定位的车轮(例如，左前轮和右后轮)。
如参考图2B所述，可以使用测量的方向盘转角(其允许估计转向轮处的横向速度(侧滑除外))至少部分地校正转向轮之间相对于测量的速度的正交指向的偏移的缺乏。可以假设非转向轮处的横向速度为零(侧滑除外)。通过使用这些横向速度和轮距作为正交指向的偏移，本文公开的方法仍然适用。
同一侧的后轮和前轮可以以与车轴轮相同的方式，与附加信号即方向盘转角以及可能地与由于侧滑导致的横向速度的估计一起使用以提高精度。
对于位于对角的车轮的比较，该方法仍然同样适用。通过使用转向角，可以估计前轮的纵向速度并且将其与后轮的速度进行比较，从而得到很好的近似值(即使没有模具滑动的估计)，因为侧滑的不确定性从后轮移除并且仅存在于前轮上，并且侧滑对于纵向速度的影响小于侧滑对于横向速度的影响。
图3示意性地示出了由加速度矢量αy所示出的横向加速期间的车辆的后视图。此外，重力g在其重心G处作用于质量为m的车辆10。重心G的高度用H表示。因此，向上指向的法向力和横向指向的摩擦力作用于每个车轮。具体地，摩擦力fL和法向力NL作用于左轮12。类似地，摩擦力fR和法向力NR作用于右轮14。在横向加速期间，这些力不相等并产生载荷差异，这导致所述车轮处的绝对滚动半径的差异。
车辆的横向加速(例如，在转弯期间)可以在车轮之间产生载荷差异。
在所示的实施方式中，该方法包括测量指示车辆的横向加速度αy的横向加速度信号。所述确定基于车轮压缩值和测量的所述横向加速度信号。
竖向压缩值C也可以表示为竖向压缩比常数，并且可以定义为横向加速度与绝对滚动半径的进一步变化之间的比例常数。
通常，车轮的竖向压缩Δr(即绝对滚动半径的减小量)可以被认为与产生压缩的竖向力F成比例，其中，C为各个车轮的标称压缩常数：
Δr＝C′×F
针对所示出的向左横向加速的情况，所述两个车轮上的法向力可以表示为
Figure BDA0001987044000000121
以及
Figure BDA0001987044000000122
这导致了轴上的相对法向力差异
Figure BDA0001987044000000131
而
Figure BDA0001987044000000132
导致绝对滚动半径的进一步变化
Figure BDA0001987044000000133
中，其中，
Figure BDA0001987044000000134
m为车辆的质量，H为重心的高度，B为轴宽，并且C′为各个车轮的轮胎的标称压缩常数。如果车轮的标称压缩常数不同，则可以使用有效的压缩常数。
因此，关于图2A的实施方式所讨论的关系式适于使用所测量的横向加速度和压缩值：
Figure BDA0001987044000000135
其中，
Figure BDA0001987044000000136
表示横摆率，rl表示左轮的绝对滚动半径，rr表示右轮的绝对滚动半径，ωl表示左轮速度，ωr表示右轮速度，B表示连接左轮和右轮的轴的宽度，αy表示车辆的横向加速度，C表示车轮压缩值以及K表示偏移常数。
在针对左轮和右轮的车轮压缩值可以不同的情况下，上述关系式可以使用左轮项中的左轮压缩值Cl以及右轮项中的右轮压缩值Cr。
上述关系中αy的符号可以适应加速度的方向。
上述关系式中使用了车轮竖向压缩值。通常，该值可以是已知的或未知的。在已知的情况下，估计车轮的绝对车轮滚动半径的方法可以考虑外部的竖向压缩值，即该值是预定的或从另一源所接收的。预定的竖向压缩值的一个示例为车载电子设备中的关于车辆的质量m、重心高度H、标称车辆压缩常数C和车轴宽度B的寄存器条目，其中，各个参数由生成厂家进行指定。
如果竖向压缩值不是预定的，则竖向压缩值可以由车辆的另一系统动态地确定并且被提供作为如本文所公开的估计绝对车轮滚动半径的方法的输入。
可替选地，如果竖向压缩值被认为是未知的，则可以通过所述方法自身来估计竖向压缩值。该方法需要另一组测量，例如，由横摆率、左轮速度和右轮速度以及横向加速度的值所形成的第三组测量。上述关系式结合三组完整的测量允许统计地确定用于三个未知数的估计，即左轮绝对滚动半径、右轮绝对滚动半径以及竖向压缩值。通过该方法确定竖向压缩值可以具有很大的价值。特别地，可以推导出当前的车轮压缩常数并将其应用于其它应用(诸如间接轮胎压力监测系统)。
根据本文公开的方法估计的竖向压缩值可以用于各种应用。例如，在间接轮胎压力监测系统中，优选不使用相对滚动半径估计来检测载荷变化引起的压力变化。特别地，与空载的车轮相比，加载的车轮具有更小的滚动半径。高载荷的车轮和轮胎漏气的车轮之间的区别可能不是明确的。通常，可以使用车辆载荷的估计来消除载荷影响。为了不仅提高载荷估计的准确性，而且提高车轮或车胎的压缩(由于该载荷)的准确性，期望知道在载荷变化之前的竖向压缩值。
图4示意性地示出了包括装置30和横摆率传感器36的车辆10的侧视图。该车辆包括四个车轮，在该侧视图中示出了其中两个车轮，并且其中一个左后轮由附图标记12表示。车轮12配备有轮速传感器32。轮速传感器32可以是具有轮齿的旋转速度的光学或磁性读数的嵌齿的轮，例如用于防抱死制动系统。其它轮速传感器可以同样地使用，只要它们发出指示车轮的角速度的信号即可。在所示例的情况下，右后轮(未示出)还配备有轮速传感器(未示出)。
横摆率传感器36可以是具有至少一个旋转轴的陀螺仪，即横摆模式检测。横摆模式陀螺仪被配置为检测车辆围绕竖向轴的旋转。所示的横摆率传感器为具有三轴检测的陀螺仪，即检测横摆、滚动和/或俯仰模式下的旋转。在没有限制的情况下，陀螺仪的示例包括基于科里奥利力操作的微机械陀螺仪。可以同样地使用其它示例性的横摆率传感器，只要它们发出指示车辆的横摆率的信号即可。在一些示例中，横摆率传感器可以与加速度计(例如用于检测车辆的横向加速度的加速度计)组合。
装置30为估计绝对车轮滚动半径的装置。装置30接收来自轮速传感器32和横摆率传感器36的信号。装置30包括处理部件，该处理部件被配置为执行如关于所述实施方式描述的方法的步骤。可替选地或附加地，装置30可以估计车辆10的车轮12的竖向压缩值。
图5示意性地示出了用于估计绝对车轮滚动半径的装置30。装置30包括处理部件31，处理部件31被配置为执行如关于所述实施方式描述的方法的步骤。
此外，图5示出了用于测量指示车辆的第一车轮的角速度的第一车轮速度信号的第一轮速传感器32以及用于测量指示车辆的第二车轮的角速度的第二车轮速度信号的第二轮速传感器34。此外，还示出了用于测量指示车辆的横摆率的横摆率信号的横摆率传感器36。
传感器32、34和36被示出为不包括在该装置中。然而，在一些实施方式中，这些传感器中的至少一个传感器可以被包括在该装置中。在一些实施方式中，该装置和这些传感器中的至少一个传感器可以形成用于估计绝对车轮滚动半径的系统。
图6示出了估计车辆的车轮的绝对车轮滚动半径的方法60的流程图。方法60包括第一测量62的步骤。第一测量62包括测量指示车辆的横摆率的横摆率信号、测量指示车辆的第一车轮的角速度的车轮速度信号、以及测量指示车辆的第二车轮的角速度的另一车轮速度信号。第一测量62可以以同步的方式执行，例如同步或同时执行。
方法60还包括第二测量64的步骤。第二测量64包括测量指示车辆的另一横摆率的另一横摆率信号、测量指示车辆的第一车轮的另一角速度的另一车轮速度信号、以及测量指示车辆的第二车轮的另一角速度的另一车轮速度信号。第二测量64可以以同步的方式执行，例如同步或同时执行。
第一测量62的步骤和第二测量64的步骤可以直接连续地进行或者可以分开一定的时间间隔进行。
方法60包括绝对车轮滚动半径的确定66。所述确定66是基于第一测量62和第二测量64所进行的。
图7示出了估计车辆的车轮的竖向压缩值的方法70的流程图。方法70包括测量步骤72。测量72包括测量指示车辆的横摆率的横摆率信号、测量指示车辆的第一车轮的角速度的车轮速度信号、测量指示车辆的第二车轮的角速度的另一车轮速度信号、以及测量指示车辆的横向加速度的横向加速度信号。第一测量72可以以同步的方式执行，例如同步或同时执行。
方法70还包括竖向压缩值的确定74。所述确定74是基于第一测量72并且基于接收的绝对车轮滚动半径所进行的。接收的该绝对车轮滚动半径为指示第一车轮的绝对车轮滚动半径的第一车轮滚动半径信号以及指示第二车轮的绝对车轮滚动半径的第二绝对车轮滚动半径信号。
图8示出了估计车辆的车轮的绝对车轮滚动半径和竖向压缩值的方法80的流程图。
方法80包括第一测量步骤81。第一测量81包括测量指示车辆的横摆率的横摆率信号、测量指示车辆的第一车轮的角速度的车轮速度信号、测量指示车辆的第二车轮的角速度的另一车轮速度信号、以及测量指示车辆的横向加速度的横向加速度信号。
在第二测量步骤82中，在稍后的时间点收集相同组的量的值。类似地，第三测量步骤83在另一时间点收集该组的量的值。
基于三组测量81、82和83，确定绝对滚动半径(附图标记86)并且确定竖向压缩值(附图标记88)。步骤86和步骤88被示出为同时执行。然而，对于本领域技术人员显而易见的，这些步骤可以顺序地、同时地、独立地或者以其任一组合执行。

Claims (13)

1.一种估计车辆(10)的车轮的绝对车轮滚动半径的方法，包括以下步骤：
-测量至少两个横摆率信号，每个横摆率信号指示所述车辆的横摆率；
-测量至少两个第一车轮速度信号，每个第一车轮速度信号指示所述车辆的第一车轮(12)的角速度；
-测量至少两个第二车轮速度信号，每个第二车轮速度信号指示所述车辆的第二车轮(14)的角速度；
-基于测量的所述横摆率信号、测量的所述第一车轮速度信号以及测量的所述第二车轮速度信号，确定所述第一车轮的第一绝对车轮滚动半径和所述第二车轮的第二绝对车轮滚动半径，
其中，所述确定还基于根据下式的关系：
Figure FDA0003062577640000011
其中，
Figure FDA0003062577640000012
表示横摆率，rι表示第一绝对车轮滚动半径，rr表示第二绝对车轮滚动半径，ωι表示第一车轮速度，ωr表示第二车轮速度，B表示车轴宽度以及K表示偏移常数。
2.一种估计车辆(10)的车轮的绝对车轮滚动半径的方法，包括以下步骤：
-测量至少两个横摆率信号，每个横摆率信号指示所述车辆的横摆率；
-测量至少两个第一车轮速度信号，每个第一车轮速度信号指示所述车辆的第一车轮(12)的角速度；
-测量至少两个第二车轮速度信号，每个第二车轮速度信号指示所述车辆的第二车轮(14)的角速度；
-测量至少两个横向加速度信号，每个横向加速度信号指示所述车辆的横向加速度，以及
-基于测量的所述横摆率信号、测量的所述第一车轮速度信号、测量的所述第二车轮速度信号、竖向压缩值和测量的所述横向加速度信号，确定所述第一车轮的第一绝对车轮滚动半径和所述第二车轮的第二绝对车轮滚动半径，
其中，所述确定还基于根据下式的关系：
Figure FDA0003062577640000021
其中，
Figure FDA0003062577640000022
表示横摆率，rι表示第一绝对车轮滚动半径，rr表示第二绝对车轮滚动半径，ωι表示第一车轮速度，ωr表示第二车轮速度，B表示车轴宽度，αy表示所述车辆的横向加速度，C表示竖向压缩值以及K表示偏移常数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述确定是在不使用所述车辆的车轮的标称车轮半径的情况下执行的。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述确定包括统计回归分析，所述统计回归分析包括递归估计或者批量分析。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二绝对车轮滚动半径是基于确定的所述第一绝对车轮滚动半径和比例因数所确定的。
6.根据权利要求1或2所述的方法，包括如下步骤中的至少一个步骤：
-按照时间序列，测量至少两个横摆率信号；
-按照时间序列，测量至少两个第一车轮速度信号；
-按照时间序列，测量至少两个第二车轮速度信号。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述确定是在不使用下列项中的至少一项的情况下进行的：
-指示所述车辆的速度的速度信号；
-GPS信号。
8.根据权利要求1或2所述的方法，还包括从辅助传感器接收至少一个辅助信号，
其中，所述确定还基于所述至少一个辅助信号，并且
其中，所述至少一个辅助信号指示以下项中的至少一项：发动机扭矩、特定车轴/车轮扭矩、车轮滑移、发动机转速(RPM)、纵向加速度、所述车辆的载荷、车轴高度、悬架压力、环境温度、方向盘转角、轮胎类型、车轮上的标准化牵引力、摩擦相关值、制动压力、轮胎压力、轮胎温度、悬架高度、控制标志寄存器。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一车轮和所述第二车轮为后轮，或者所述第一车轮和所述第二车轮为前轮。
10.一种估计车辆的车轮的竖向压缩值的方法，包括以下步骤：
-测量指示所述车辆的横摆率的横摆率信号；
-测量指示所述车辆的第一车轮的角速度的第一车轮速度信号；
-测量指示所述车辆的第二车轮的角速度的第二车轮速度信号；
-测量指示所述车辆的横向加速度的横向加速度信号；
-获得第一绝对车轮滚动半径信号和第二绝对车轮滚动半径信号，所述第一绝对车轮滚动半径信号指示所述第一车轮的第一绝对车轮滚动半径，所述第二绝对车轮滚动半径信号指示所述第二车轮的第二绝对车轮滚动半径；
-基于测量的所述横摆率信号、测量的所述第一车轮速度信号和测量的所述第二车轮速度信号、测量的所述横向加速度信号以及基于获得的所述第一绝对车轮滚动半径信号和获得的所述第二绝对车轮滚动半径信号，确定至少所述第一车轮的竖向压缩值，
其中，所述确定还基于根据下式的关系：
Figure FDA0003062577640000031
其中，
Figure FDA0003062577640000032
表示横摆率，rι表示第一车轮的第一绝对车轮滚动半径，rr表示第二车轮的第二绝对车轮滚动半径，ωι表示第一车轮速度，ωr表示第二车轮速度，B表示车轴宽度，αy表示所述车辆的横向加速度，C表示竖向压缩值以及K表示偏移常数。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，获得所述第一车轮的第一绝对车轮滚动半径和所述第二车轮的第二绝对车轮滚动半径包括：基于根据权利要求1所述的方法估计所述第一绝对车轮滚动半径和所述第二绝对车轮滚动半径。
12.一种包括程序代码的计算机可读存储介质，该程序代码被配置为当在计算设备中执行时，执行权利要求1至11中任一项所述的步骤。
13.一种用于估计车辆的车轮的绝对车轮滚动半径和/或竖向压缩值的装置，该装置包括处理部件，所述处理部件被配置为执行权利要求1至11中任一项所述的步骤。
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