CN110015305A - 用于求取车轮与车行道之间的摩擦系数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于求取车轮与车行道之间的摩擦系数的方法，其中在行驶的期间如此操控至少一个主动的、对车辆的纵向动力产生影响的车辆单元，从而在所有作用于所述车辆的纵向力的总和的走势不变的情况下，提高在至少一个车轮上起作用的车轮纵向力和/或降低车轮支承力。

Description

用于求取车轮与车行道之间的摩擦系数的方法

技术领域

本发明涉及一种用于求取车辆的车轮与车辆所行驶的车行道之间的摩擦系数的方法。

背景技术

DE 10 2012 206 228 A1说明了一种用于求取摩擦系数的方法，其中通过对于所述制动系统的致动来自动地产生警告冲击（Warnruck），以用于指出所面临的碰撞危险，其中通过对于在警告冲击的期间的行驶动力的测评来实施关于所述车行道的摩擦系数的估计。所述摩擦系数求取过程在所述警告冲击的实施的时间里进行并且基于对于车轮滑移的测评。

从DE 10 2013 227 083 A1中公开了一种用于求取车轮与车行道之间的摩擦系数的方法，其中根据当前的行驶情况将摩擦系数分级为不一样高的摩擦系数等级并且为不同的行驶情况给所述摩擦系级分级分配可能性。这能够根据情况将所述摩擦系数粗略划分为不同的摩擦系数等级。

发明内容

借助于所述按本发明的方法，能够在行驶的期间求取车轮与车行道之间的摩擦系数。为了提供能够以高的精度求取摩擦系数的条件，提高至少一个车轮上的车轮纵向力—在所述车轮上应该求取当前的摩擦系数—和/或降低在这个车轮上起作用的车轮支承力。从车轮纵向力相对于车轮支承力的比例中计算所述车轮上的当前所利用的摩擦系数，其中所述车轮纵向力的提高和/或所述车轮支承力的降低相应地引起实际上的当前所利用的摩擦系数的提高，所述实际上的当前所利用的摩擦系数应该借助于所述按本发明的方法来求取。以所述实际上的当前所利用的摩擦系数为出发点，能够估计最大可用的摩擦系数。尤其在稳定的行驶情况中，所述实际上的当前所利用的摩擦系数低于最大可用的摩擦系数。而在不稳定的行驶情况中，在所述车轮上起作用的、沿着纵向方向或者横向方向的力如此之高，以至于不再传力锁合地将这些力传递到所述车行道上。

所述车轮纵向力的提高和/或所述车轮支承力的降低自动地并且在没有驾驶员操纵的情况下进行，方法是：自动地操控至少一个主动的、对车辆的纵向动力产生影响的车辆单元。

所述实际上的当前所利用的摩擦系数在具有提高的车轮纵向力和/或降低的车轮支承力的车轮上求取并且比如从车轮转速传感器的传感器信息中来计算。由于所述提高的车轮纵向力和/或降低的车轮支承力，这个车轮在车轮滑移-摩擦系数-曲线的较高的范围内运动，这允许比较精确地求取最大可用的摩擦系数。

对于所述按本发明的方法来说，在至少一个车轮上的车轮纵向力的提高和/或车轮支承力的降低的期间，所有作用于所述车辆的纵向力的总和的走势保持不变。作用于所述车辆的纵向力的总和由不同的内部的和外部的力所组成，尤其是由马达驱动力、车辆的制动系统中的制动力、空气阻力、滚动阻力和马达拖曳力矩所组成。无变化地保持作用于所述车辆的纵向力的总和的当前的走势，而在所述至少一个车轮上则提高所述车轮纵向力和/或降低所述车轮支承力，通过上述方式对于所述车辆的行驶动力的特性的主观的感觉对驾驶员来说没有变化。为了改进地求取最大可用的摩擦系数而在所述至少一个车轮上产生的力的变化由此未被驾驶员觉察到。由此，也排除驾驶员的恐惧反应，所述恐惧反应可能由于未预料的出现的并且能够由驾驶员觉察到的、对行驶动力的干预所引起。所述纵向力的走势更确切地说符合驾驶员的预期。

为了不变地保持所有作用于车辆的纵向力的总和的走势，能够适宜的是，自动地操控至少两个主动的、对车辆的纵向动力产生影响的车辆单元、比如相应的车轮上的至少两个不同的制动单元或者至少一个用于驱动一个或者多个车轮的驱动单元以及同时一个或者多个用于将一个或者多个车轮制动的制动单元。通过对于多个主动的车辆单元的同时的操控来获得补偿的效应，由此如此保持所有作用于所述车辆的纵向力的总和的走势，在没有自动的、对所述车辆单元的干预的情况下会出现所述走势。

所有作用于所述车辆的纵向力的总和必要时能够保持恒定。尤其在以恒定的速度行驶时是这种情况，不管所述车辆是直行还是在弯道中运动、还是在平坦的车行道上、向下倾斜的或者上坡的车行道上行驶。在另一种实施方式中，在求取所述摩擦系数的期间所有作用于所述车辆的纵向力的总和具有连续的走势。在此，也考虑下述实施方式，在所述实施方式中所述纵向力的总和增大或者减小，其中在所述纵向力的增大的或者减小的走势中有利地存在着连续性。

但是，在一种作为替代方案的实施方式中，也能够设置所有作用于所述车辆的纵向力的总和的非连续的走势，而所述当前所利用的摩擦系数则在下述车轮上来求取，在所述车轮上提高所述纵向力和/或降低所述支承力。作用于所述车辆的纵向力的总和的非连续的走势比如在存在通过不取决于驾驶员的制动干预所产生的冲击时所引起，所述冲击比如在危险情况中作为警告冲击而产生。

有利地在提高车轮的车轮纵向力和/或降低车轮支承力的时间间隔之内来求取所述车轮上的摩擦系数，所述车轮的车轮纵向力提高和/或所述车轮的车轮支承力降低。在这个时间间隔的期间相关的车轮具有高的动力。但是，作为替代方案也能够适宜的是，所述当前所利用的摩擦系数的求取的时间间隔紧接在所述车轮纵向力的提高和/或所述车轮支承力的降低结束之后，或者所述当前的摩擦系数的求取的时间间隔不仅在所述车轮纵向力的提高和/或车轮支承力的降低的时间间隔的一部分或者整个时间间隔的范围内延伸，而且延伸到紧随此后的时间间隔。在紧接在所述车轮纵向力的提高和/或所述车轮支承力的降低之后的时间间隔中，这个车轮上的车轮纵向力和车轮支承力有利地是恒定的。

为了改变所述至少一个车轮上的车轮力，不仅考虑对于相关的车轮的制动而且考虑对其的驱动。比如能够尤其以相同的方式使同一车轴上的两个车轮制动或者加速，以用于得到对称地将力分配到这根车轴的两个车轮上的结果。因此，比如能够在机动车的两个后轮上施加制动力矩并且同时在所述机动车的两个前轮上产生驱动力矩，以用于将所述车辆的速度保持恒定或者设定下述速度走势，所述速度走势如此保证所有作用于所述车辆的纵向力的总和的走势，在没有自动地实施的、驱动的和制动的干预的情况下也会在所述车轴上存在上述所有作用于车辆的纵向力的总和。

为了求取当前所利用的摩擦系数，不仅考虑静态的或者准静态的行驶状态而且考虑动态的行驶状态。在静态的行驶状态中，所述车辆比如以恒定的速度在平坦的、下坡的或者上坡的路段上运动，其中不仅考虑直行而且考虑转弯行驶。在动态的过程中，尤其降低或者提高车速。也将转向角的变化考虑用作行驶动力的状态变化。

作为动态的过程，比如能够产生警告冲击，方法是：将车轮的一部分、尤其是所述车辆的后轴上的车轮制动，其中必要时也能够将所有车轮制动。由此提高被制动的车轮上的车轮纵向力，这有利于对于最大可用的摩擦系数的估计。如果为了产生警告冲击并且在没有对比如防抱死系统进行调节性的干预的情况下比如仅仅将后轴上的车轮制动，那就能够从中推断，以当前所利用的摩擦系数为出发点关于警告冲击-减速度比如可能产生双倍的减速度。而如果出现车辆调节系统、像比如防抱死系统的干预，那就达到了并且对接下来的制动过程来说知道了所述车辆的最大的减速度。如果在没有比如通过防抱死系统进行调节性的干预的情况下在车轮上实施警告冲击-减速，那就能够关于所述警告冲击减速度比如在车辆层面上实现四倍的总减速度。

总之，通过主动地将在警告冲击时所施加的车轮力分配到一个车轮或者少数车轮上这种方式，能够实现轮胎滑移-摩擦系数曲线的、有利于摩擦系数估计的范围。

另一种动态的行驶情况在于比如在以高的车速在高速公路上行驶时并且在利用包括空气阻力、滚动阻力以及马达拖曳力矩的行驶阻力时想要的车辆减速度。这样的行驶情况能够由驾驶员有针对性地引起，以用于舒适地降低车速并且比如赶上前行的较慢的车辆或者用于在坡度区段上保持速度。在这些行驶情况中，所预料的、通过行驶阻力产生的总减速度通过将驱动力矩施加在所述车轮的一部分上并且将制动力矩施加在所述车轮的另一部分上这种方式来模拟。因此，比如能够将驱动力矩施加到前轴的两个车轮上并且将制动力矩施加到后轴的两个车轮上，其中使驱动力矩和制动力矩如此彼此协调，使得其总和相当于在没有这样的驱动力矩和制动力矩的情况下的行驶阻力的总和。在所定义的时间间隔里所述驱动力矩和所述制动力矩起作用，在所述时间间隔的期间能够借助于一个或者多个车轮来求取当前所利用的摩擦系数，在所述车轮上加载制动力矩。

在转弯行驶时，比如能够将后面的弯道内侧的车轮制动，以用于提高这个车轮上的车轮纵向力。此外，所述车辆的在此产生的组合的颠簸及摆动运动降低了后面的弯道内侧的车轮上的车轮支承力。作为另一个效应，通过所产生的偏转力矩对通过弯道的转向过程进行支持。实现额外的舒适好处，因为对驾驶员来说转向消耗得到降低。

通过尤其在转弯行驶时对于单个的车轮的制动干预而产生的偏转力矩必要时能够通过主动的车辆单元、比如扭矩矢量分配系统（Torque Vectoring）或者主动的差速锁止机构来得到补偿。在这种情况下，也能够增强地实施所述制动干预。

在通过对于一个或者多个对车辆的行驶动力产生影响的车辆单元的自动的激活来求取当前所利用的摩擦系数的过程结束之后，能够如此部分地或者完全地取消自动地实施的、对于所述车辆单元的干预，使得作用于所述车辆的力具有下述走势，所述力在没有对于一个或者多个车辆单元的主动的激活的情况下已经具有所述走势。

所述方法自动地通过对于一个或者多个主动的车辆单元、尤其是制动单元、驱动单元、转向单元、扭矩矢量分配系统、主动的差速锁止机构或者主动的底盘单元的操控来实施。不需要驾驶员的活动来用于实施所述方法。在确定所述摩擦系数之后，有利地又取消对于所述至少一个主动的车辆单元的干预，以用于恢复原有的行驶状态。

此外，本发明涉及一种用于实施前面所描述的方法的控制器。若干方法步骤、尤其是用于对所述至少一个主动的、对纵向动力产生影响的车辆单元进行操控的调节信号的产生在所述控制器中根据下述输入信号来产生，所述输入信号尤其是用于求取当前所利用的摩擦系数的传感器信号、比如车轮转速信息。此外，本发明涉及一种车辆，所述车辆具有这样的控制器和一个或者多个主动的、用于对该车辆的纵向动力产生影响的车辆单元。

此外，本发明涉及一种具有程序代码的计算机程序产品，其被设计用于：执行前面所描述的方法步骤。所述计算机程序产品在前面所描述的控制器中运行。

附图说明

另外的优点和适宜的实施方式可以从另外的权利要求、附图说明和附图中得知，在附图1中示出了两张具有机动车上的行驶阻力的取决于时间的走势以及车轮上的纵向滑移的走势的图表。

具体实施方式

两张图表分别代表着在车辆中在第一阶段中在为了施加驱动力矩而操纵加速踏板的情况下以首先恒定的速度进行的行驶以及在紧接着的无驱动力矩的、用于让所述车辆无驱动地滚动的阶段中进行的行驶。在0与t₁的时间间隔中，所述车辆首先还以恒定的驱动力矩来行驶，驾驶员通过对于加速踏板的操纵来预先给定了所述驱动力矩。在时刻t₁，驾驶员松开所述加速踏板并且结束对于所述加速踏板的操纵，其意图是，让所述车辆在没有施加驱动力矩的情况下滚动。如果没有自动地操控任何主动的、对车辆的纵向动力产生影响的车辆单元，那么行驶阻力M_W就作用于所述车辆，所述行驶阻力包括空气阻力、滚动阻力以及马达拖曳力矩。驾驶员根据其经验而预料按照所述行驶阻力M_W的力矩走势。

能够通过同时将驱动力矩M_A施加在前轴的车轮上并且将制动力矩M_B施加在后轴的车轮上这种方式来模拟所述行驶阻力M_W的走势。这样做的目的是，在后轴的车轮上产生提高的车轮纵向力，所述提高的车轮纵向力对于所述后轴的车轮上的当前所利用的摩擦系数的求取来说是有利的。此外，通过所述车辆的速度降低来减轻所述后轴的负荷，由此降低所述后轴的车轮上的车轮支承力，这由对于所述后轴的车轮上的当前所利用的摩擦系数的求取看来同样是有利的。

车轮上的摩擦系数通常从以下公式中来计算：

其中μ_act表示当前所利用的摩擦系数，F_x表示所述车轮纵向力并且F_N表示车轮支承力。与此相对应，所述当前所利用的摩擦系数μ_act在提高所述车轮纵向力F_x和/或降低所述车轮支承力F_N时上升。所述当前所利用的摩擦系数μ_act在稳定地行驶时低于最大可能的摩擦系数。

通过在时刻t₁与t₂之间提高所述车轮纵向力F_x并且至少稍许降低所述车轮支承力F_N这种方式，在总体上提高所述后轴的车轮上的当前所利用的摩擦系数μ_act并且由此已经充分利用所述最大的摩擦系数的高的百分率。这使得对于所述最大的摩擦系数的测定变得容易并且得到改进，对于所述最大的摩擦系数的预测变得容易。用这种信息 ，比如能够给驾驶员协助系统、像比如电子稳定性程序或者类似系统进行参数设定。

在t₁与t₂之间的时刻中，从所述前轴上的自动地施加的驱动力矩M_A与所述后轴上的自动地施加的制动力矩M_B的总和中产生力矩走势M_W，该力矩走势代表着行驶阻力的总和。这意味着，驾驶员没有从对于所述车辆的制动系统和驱动系统的自动的干预中觉察到什么。

在时刻t₁与t₂之间的时间间隔中在所述前轴的车轮上提高马达驱动力矩M_A的时候，所述前轴车轮上的纵向滑移λ_FA也相应地上升。由于所述后轴的车轮上的所施加的制动力矩M_B而在那里产生负的纵向滑移λ_RA。

在时刻t₂结束对于所述驱动系统和所述制动系统的自动的干预，使得所述车辆在没有驱动力矩及制动力矩的情况下继续滚动。作用于所述车辆的力和力矩从用于空气阻力、滚动阻力和马达拖曳力矩的行驶阻力M_W的总和中产生，并且也像在过去的、在时刻t₁与t₂之间的时间间隔中一样符合由驾驶员主观上所预料到的走势，其中在t₁与t₂之间的具有对于所述驱动系统和制动系统的自动的干预的阶段中的转变以及紧接在时刻t₂之后在紧随此后的阶段中的转变都连续地进行。由此保证，不仅在时刻t₁在自动地激活所述驱动系统和制动系统时，而且在时刻t₂在自动地将所述驱动系统和制动系统去除激活时，作用于所述车辆的力都具有所预料到的走势，因而驾驶员没有觉察到所述激活和去除激活。

Claims (14)

1.用于求取车轮与车行道之间的摩擦系数的方法，其中在行驶的期间如此操控至少一个主动的、对车辆的纵向动力产生影响的车辆单元，从而在所有作用于所述车辆的纵向力的总和的走势不变的情况下，提高在至少一个车轮上起作用的车轮纵向力（F_x）和/或降低在这个车轮上起作用的车轮支承力（F_N），其中从所述车轮纵向力（F_x）和所述车轮支承力（F_N）中求取实际上的当前所利用的摩擦系数（μ_act）。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在提高在至少一个车轮上起作用的车轮纵向力（F_x）和/或降低在这个车轮上起作用的车轮支承力（F_N）的时间间隔中实施所述摩擦系数（μ_act）的求取过程。

3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将至少一个车轮制动，以用于求取所述摩擦系数（μ_act）。

4.按权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，使同一车轴上的两个车轮制动或者加速。

5.按权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，将所述车轮的一部分制动并且将驱动力矩施加到所述车轮的另一部分上。

6.按权利要求1到5中任一项所述的方法，其特征在于，在求取所述摩擦系数（μ_act）的期间所有作用于车辆的纵向力的总和具有连续的走势。

7.按权利要求1到6中任一项所述的方法，其特征在于，在求取所述摩擦系数（μ_act）的期间所有作用于车辆的纵向力的总和保持恒定。

8.按权利要求1到7中任一项所述的方法，其特征在于，在用恒定的或者几乎恒定的速度行驶的期间实施至少一个车轮上的车轮纵向力（F_x）和/或车轮支承力（F_N）的改变。

9.按权利要求1到7中任一项所述的方法，其特征在于，在加速阶段或者制动阶段的期间实施至少一个车轮上的车轮纵向力（F_x）和/或车轮支承力（F_N）的改变。

10.按权利要求1到9中任一项所述的方法，其特征在于，在直行时实施至少一个车轮上的车轮纵向力（F_x）和/或车轮支承力（F_N）的改变。

11.按权利要求1到9中任一项所述的方法，其特征在于，在转弯行驶时实施至少一个车轮上的车轮纵向力（F_x）和/或车轮支承力（F_N）的改变。

12.用于操控对车辆的纵向动力产生影响的车辆单元的控制器，其用于实施按权利要求1到11中任一项所述的方法。

13.车辆，具有按权利要求12所述的控制器和对该车辆的纵向动力产生影响的车辆单元。

14.具有程序代码的计算机程序产品，其被设立用于：在所述计算机程序产品在按照权利要求12所述的控制器中运行时执行按权利要求1到11中任一项所述的方法的步骤。