CN111098837B - 用于车辆的集成控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于车辆的集成控制系统。该系统包括摩擦系数计算单元，其基于ABS操作期间收集的车轮状态信息和预定的设置信息分别计算左侧和右侧道路表面的摩擦系数。前馈制动压力计算单元使用摩擦系数计算每个车轮的前馈制动压力。ABS制动压力计算单元基于前馈制动压力和滑移率信息来计算每个车轮的ABS制动压力。后轮转向控制量计算单元使用每个车轮的ABS制动压力计算用于横摆补偿的后轮转向控制量，并且后轮转向控制器根据后轮转向控制量执行后轮转向控制。

Description

用于车辆的集成控制系统
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的集成控制系统，更具体地，涉及这样一种用于车辆的集成控制系统，该系统即使在道路表面的左侧和右侧的摩擦系数(μ)彼此不同的制动情况下也能执行稳定的防抱死制动系统(ABS)操作并产生车辆的制动力，从而确保稳定的制动性能并控制车辆的行为。
背景技术
通常，车辆安装有底盘控制系统，例如主动前轮转向(AFS)系统，后轮转向(RWS)系统和电子稳定控制(ESC)系统，以控制车辆的行为。其中，AFS系统是前轮转向系统，其可以通过改变针对每个车辆速度(例如高速和低速)的转向传动比来稳定车辆的行为，并且在车辆的前轮上产生横向力。
此外，RWS系统是后轮转向系统，其在车辆的后轮上产生横向力并确定后轮的行驶方向，并且在大型车辆中通过后轮转向方向的反相(reverse phase)控制(相对于前轮转向方向)在低速转弯时减小车辆的旋转半径，从而改善车辆的可操控性。
此外，RWS系统通过后轮转向方向的同相(in-phase)控制(相对于前轮转向方向)在高速转弯时减小横摆率、侧滑等，从而改善车辆的行驶稳定性。ESC系统产生轮胎的纵向力并在车辆行驶时实时监控车辆的姿态以在发生危险情况时调节驱动力或制动力(制动压力)，从而能够稳定维持车辆的姿态。
近年来，一直在开发用于整体控制底盘控制系统的集成控制系统，以最大化车辆的驾驶性能。此外，用于改善车辆行驶期间稳定性的电子控制系统包括：防抱死制动系统、牵引力控制系统等；所述防抱死制动系统(下文中称为“ABS”)用于在车辆制动时防止车轮打滑；所述牵引力控制系统(下文中称为“TCS”)配置为在快速加速时操作发动机和制动器以防止车轮打滑。最近的ESC系统能够整体地操作ABS系统和TCS系统，从而在紧急情况下稳定地保持车辆的姿态。
同时，在根据车辆内的传感器等收集到的信息确定出左侧和右侧车轮相对于道路表面的滑移率(即车辆的左侧和右侧车轮的滑移率)之后，基于确定出的左侧和右侧车轮的滑移率来执行ABS控制等。然而，在传统的ABS控制中，由于基于不充分的信息来执行控制，如图1所示，制动力出现过度颤振(chatter)现象，从而限制了制动性能。
如图2所示，在左侧和右侧道路表面的摩擦系数(μ)彼此不同的分离制动的情况下，ABS在低摩擦道路表面的车轮上操作，并且此时，由于左右制动力之间的差异而在车辆中发生不必要的横摆行为。因此，在高摩擦道路表面上，如图3所示，执行减小车轮制动量(制动力和制动压力)以用于横摆稳定的控制，但是这会导致制动性能的下降。
公开于本部分的上述信息仅仅用于加深对本发明背景的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
因此，本发明提供了一种用于车辆的集成控制系统，该系统即使在道路表面的左侧和右侧摩擦系数(μ)彼此不同的制动情况下也可以执行更稳定的ABS操作并产生车辆的制动力，从而能够确保更稳定的制动性能并控制车辆的行为。
为了实现该目的，根据本发明的一个方面，用于车辆的集成控制系统可以包括：摩擦系数计算单元，其配置为基于在车辆行驶时，防抱死制动系统(ABS)操作时从车辆收集的车轮状态信息和预定的设置信息来分别计算车辆所行驶的道路的道路表面上左侧车轮和右侧车轮接地的左侧道路表面的摩擦系数和右侧道路表面的摩擦系数；前馈制动压力计算单元，其配置为使用由摩擦系数计算单元计算的左侧道路表面的摩擦系数和右侧道路表面的摩擦系数来计算每个车轮的前馈制动压力；ABS制动压力计算单元，其配置为基于由前馈制动压力计算单元计算的前馈制动压力和车轮的信息来计算每个车轮的ABS制动压力；后轮转向控制量计算单元，其配置为使用由ABS制动压力计算单元计算的每个车轮的ABS制动压力来计算用于横摆补偿的后轮转向控制量；以及后轮转向控制器，其配置为基于由后轮转向控制量计算单元计算的后轮转向控制量来执行车辆的后轮转向控制。
因此，根据本发明的用于车辆的集成控制系统，即使在道路表面的左侧和右侧摩擦系数(μ)彼此不同的制动情况下，也可以执行更稳定的ABS操作并产生车辆的制动力，从而确保更稳定的制动性能并控制车辆的行为。
附图说明
现在将参考在附图中示出的本发明的示例性实施方案来详细描述本发明的上述和其它特征，所述示例性实施方案在下文中仅通过说明的方式给出，因此不会限制本发明，在附图中：
图1是示出了根据现有技术的ABS操作的问题的示意图；
图2是根据现有技术的体现道路表面状态的示意图；
图3是示出了根据现有技术的横摆稳定控制的示例的示意图；
图4是示出了根据本发明示例性实施方案的用于车辆的集成控制系统的配置的框图；
图5是示出根据本发明示例性实施方案的用于车辆的集成控制系统中的摩擦系数计算单元的配置的框图；
图6是示出了根据本发明示例性实施方案的加权因子的概念的示意图；
图7是示出了根据本发明示例性实施方案的集成控制系统中的摩擦系数计算单元的加权因子计算部分和摩擦系数收敛部分的框图；
图8是示出了在根据本发明实施方案的集成控制系统的摩擦系数收敛部分中使用加权因子计算摩擦系数的方法的示意图；
图9是示出了根据本发明示例性实施方案的集成控制系统中的左侧车轮的前馈制动压力计算单元的框图；
图10是体现根据现有技术的ABS操作时的传统的颤振现象的示意图；以及
图11是示出了根据本发明示例性实施方案的改善的颤振现象的示意图。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，而仅是为了说明本发明的基本原理的各种特征的适当简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。在所附多个附图中，本发明的同样的或等同的部分以相同的附图标记标引。
具体实施方式
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、大货车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非化石能源的燃料)。
虽然示例性的实施方案描述为使用多个单元来执行示例性的过程，但是应当理解，示例性的过程也可以由一个或多个模块执行。此外，应当理解，术语控制器/控制单元指代包括有存储器和处理器的硬件设备。存储器配置为存储模块，并且处理器具体配置为执行所述模块以执行以下进一步描述的一个或多个过程。
本文所用的术语仅为了描述具体实施方案的目的，并不旨在限制本发明。正如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚的说明。还将理解，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包括有”时，指明存在所述特征、数值、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一个或多个其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。正如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或多种相关列举项目的任何和所有组合。
除非特别声明或者通过上下文显而易见的，本文所使用的术语“大约”理解为在本领域的正常公差范围内，例如在均值的2个标准偏差内。“大约”可以理解为在指定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非上下文另有清楚的声明，本文提供的所有数值通过术语“大约”来进行修改。
在下文中，将参考附图具体描述本发明的示例性实施方案，从而使本发明所属领域的技术人员能够容易地实现本发明。然而，本发明不限于在本文描述的实施方案，而是可以以其它形式来实现。
本发明旨在提供一种用于车辆的集成控制系统，该系统即使在道路表面(该表面为当车辆行驶时车辆的左侧车轮和右侧车轮在道路上接地的表面)的左侧和右侧的摩擦系数(μ)彼此不同的分离制动的情况下也可以执行更稳定的ABS操作并产生车辆的制动力，从而确保稳定的制动性能并控制车辆的行为。
为此目的，本发明独立地估算车辆的左侧车轮接地的左侧道路表面的摩擦系数和右侧车轮接地的右侧道路表面的摩擦系数，并且基于估算的值执行防抱死制动系统(ABS)和后轮转向(RWS)系统的协同控制，从而防止发生由于左右制动力之间的差异而造成的车辆的横摆行为，并确保车辆的出色的制动性能和行为稳定性。
图4是示出了根据本发明示例性实施方案的车辆的集成控制系统的配置的框图，如图所示，集成控制系统可以包括：摩擦系数计算单元10，前馈(FF)制动压力计算单元21、22，ABS制动压力计算单元31、32，后轮转向控制量计算单元40以及后轮转向控制器50。总控制器可以配置为操作集成控制系统的所有单元。
如上所述，本发明协同操作ABS和RWS系统以确保车辆能够具有足够的制动性能和制动距离以及稳定的车辆行为，并且当驾驶员接合制动踏板操作ABS时，摩擦系数计算单元10可以配置为基于车辆中收集到的信息来独立地估算道路表面上左侧车轮接地的左侧道路表面和右侧车轮接地的右侧道路表面的各自的摩擦系数(μLeft、μRight)。
本发明将车轮分为左侧车轮(即左车轮)(FL、RL)和右侧车轮(即右车轮)(FR、RR)，并且分别将道路表面上车辆的左侧车轮和右侧车轮接地的道路表面分为左侧道路表面和右侧道路表面。此外，本发明将道路表面的摩擦系数分为车辆的左侧车轮接地的左侧道路表面的摩擦系数(μLeft)和车辆的右侧车轮接地的右侧道路表面的摩擦系数(μRight)。
此外，前馈制动压力计算单元21、22可以配置为使用由摩擦系数计算单元10计算的、估算的和输入的左侧和右侧道路表面的各自的摩擦系数(μLeft、μRight)的值来计算左侧车轮(FL、RL)和右侧车轮(FR、RR)的前馈制动压力(PbFL_FF、PbFR_FF、PbRL_FF、PbRR_FF)。
在本发明的示例性实施方案中，前馈制动压力计算单元21、22可以包括，如图4所示，左侧车轮前馈制动压力计算单元21和右侧车轮前馈制动压力计算单元22；所述左侧车轮前馈制动压力计算单元21配置为计算左侧车轮(FL、RL)的前馈制动压力(PbFL_FF、PbRL_FF)；所述右侧车轮前馈制动压力计算单元22配置为计算右侧车轮(FR、RR)的前馈制动压力(PbFR_FF、PbRR_FF)。
此外，ABS制动压力计算单元31、32可以配置为基于针对每个车轮计算的车轮的滑移率，根据由前馈制动压力计算单元21计算的、估算的和输入的前馈制动压力(PbFL_FF、PbFR_FF、PbRL_FF、PbRR_FF)来计算左侧车轮(FL、RL)和右侧车轮(FR、RR)的最终的ABS制动压力(PbFL_ABS、PbFR_ABS、PbRL_ABS、PbRR_ABS)。
在本发明的示例性实施方案中，ABS制动压力计算单元31、32还可以包括，如图4所示，左侧车轮的ABS制动压力计算单元31和右侧车轮的ABS制动压力计算单元32；所述左侧车轮的ABS制动压力计算单元31配置为计算左侧车轮(FL、RL)的ABS制动压力(PbFL_ABS、PbRL_ABS)；所述右侧车轮的ABS制动压力计算单元32配置为计算右侧车轮(FR、RR)的ABS制动压力(PbFR_ABS、PbRR_ABS)。
更具体地，本发明将车辆的左侧车轮(FL、RL)和右侧车轮(FR、RR)进行划分，以分别用于前馈制动压力和ABS制动压力，并且进一步将左侧车轮(FL、RL)和右侧车轮(FR、RR)分别分为前侧车轮(即前轮)(FR、FL)和后侧车轮(即后轮)(RR、RL)。换句话说，获取前侧车轮(FL)的前馈制动压力(PbFL_FF)和ABS制动压力(PbFL_ABS)，以及后侧车轮(RL)的前馈制动压力(PbRL_FF)和ABS制动压力(PbRL_ABS)作为左侧车轮(FL、RL)的前馈制动压力和ABS制动压力。
此外，获取前侧车轮(FR)的前馈制动压力(PbFR_FF)和ABS制动压力(PbFR_ABS)，以及后侧车轮(RR)的前馈制动压力(PbRR_FF)和ABS制动压力(PbRR_ABS)作为右侧车轮(FR、RR)的前馈制动压力和ABS制动压力。此外，后轮转向控制量计算单元40可以配置为基于由ABS制动压力计算单元31、32计算的、估算的和输入的ABS制动压力(PbFL_ABS、PbFR_ABS、PbRL_ABS、PbRR_ABS)来计算后轮转向控制量(即，RWS控制量，Δδr＝ΔδRWS)，以补偿在左侧道路表面的摩擦系数(μLeft)和右侧道路表面的摩擦系数(μRight)不同的分离制动的情况下(μLeft≠μRight)的车辆的横摆行为。
在传统的ABS控制逻辑中，仅基于车轮的滑移率执行控制，因此，发生制动力的过度颤振现象，导致制动性能的下降。然而，在本发明中，前馈制动压力计算单元21、22可以配置为确定前馈制动压力(PbFL_FF、PbFR_FF、PbRL_FF、PbRR_FF)，该压力是每个车轮的极限制动压力，并且基于每个车轮的前馈制动压力根据相应车轮的滑移率来增加或减小制动压力，从而改善现有技术的制动力颤振现象。
此外，在左侧车轮接地的左侧道路表面和右侧车轮接地的右侧道路表面之间的摩擦系数不同的分离μ(split-μ)制动时，高摩擦表面的制动压力通常减小以防止车辆的横摆行为由于左侧和右侧车轮之间的制动压力的差异而发生变化。然而，本发明可以额外使用RWS系统来执行车辆的横摆补偿，而不是降低高摩擦表面的制动压力，从而解决由于传统的制动压力减小控制导致的制动性能的下降，并且确保优异的车辆的制动性能和车辆的稳定的行为。
同时，图5是示出了根据本发明示例性实施方案的用于车辆的集成控制系统中的摩擦系数计算单元10的配置的框图。如图所示，摩擦系数计算单元10可以包括轮胎力计算部分11、12，摩擦系数估算部分13和摩擦系数收敛部分16。
摩擦系数计算单元10可以配置为基于前侧车轮(FL、FR)和后侧车轮(RL、RR)中的预定的一个车轮，根据通过传感器等获取和收集的实时信息来最终计算左侧道路表面的摩擦系数(μLeft)和右侧道路表面的摩擦系数(μRight)，图5示出了示例性实施方案的配置，其中左侧道路表面和右侧道路表面的摩擦系数(μLeft、μRight)是基于前侧车轮(FL、FR)获取的。
换句话说，摩擦系数计算单元10可以配置为分别使用通过传感器等获取和收集的前侧车轮的左侧车轮(FL)和右侧车轮(FR)的状态信息以及预先存储的设置信息来独立地计算和估算左侧道路表面的摩擦系数(μLeft)和右侧道路表面的摩擦系数(μRight)。
图5将左侧道路表面的摩擦系数和右侧道路表面的摩擦系数分别标记为(μFL和μFR)而不是(μLeft和μRight)。首先，摩擦系数计算单元10的轮胎力计算部分11、12可以包括利用针对每个道路表面摩擦系数的轮胎模型(其为预定信息)、配置为针对每个道路表面摩擦系数计算左侧车轮(FL)的轮胎力的左侧轮胎力计算部分11以及配置为针对每个道路表面摩擦系数计算右侧车轮(FR)的轮胎力的右侧轮胎力计算部分12，从而基于前侧车轮(FL、FR)来分别计算左侧道路表面的摩擦系数(μFL)和右侧道路表面的摩擦系数(μFR)。
在此，针对每个道路表面摩擦系数的左侧车轮(FL)的轮胎力和右侧车轮(FR)的轮胎力分别包括相应车轮的纵向轮胎力和横向轮胎力，并且如后面所述，使用针对每个道路表面摩擦系数的模型，从而也获取针对每个道路表面摩擦系数的纵向轮胎力和横向轮胎力。
此外，摩擦系数计算单元10的左侧轮胎力计算部分11和右侧轮胎力计算部分12可以配置为分别计算相应轮胎(即左侧车轮(FL)的轮胎(左侧轮胎)和右侧车轮(FR)的轮胎(右侧轮胎))的当前滑移角(αFL，Est、αFR，Est)、当前滑移率(λFL，Est、λFR，Est)和当前法向力(Fz，FL，Est、Fz，FR，Est)。
更具体地，左侧轮胎力计算部分11可以配置为接收左侧车轮(轮胎)(FL)的滑移角(αFL，Est)、滑移率(λFL，Est)和法向力(Fz，FL，Est)作为输入，右侧轮胎力计算部分12可以配置为接收右侧车轮(FR)的滑移角(αFR，Est)、滑移率(λFR，Est)和法向力(Fz，FR，Est)作为输入。此外，左侧轮胎力计算部分11和右侧轮胎力计算部分12可以设置有如上所述确定的针对每个道路表面摩擦系数的轮胎模型。
图5示出了预先设置μ＝0.3，μ＝0.5和μ＝0.85作为道路表面摩擦系数的示例，因此，左侧轮胎力计算部分11和右侧轮胎力计算部分12可以包括μ＝0.3的轮胎模型，μ＝0.5的轮胎模型以及μ＝0.85的轮胎模型分别作为针对每个道路表面摩擦系数的轮胎模型。
左侧轮胎力计算部分11和右侧轮胎力计算部分12可以配置为根据相应轮胎的滑移角(αFL，Est、αFR，Est)、滑移率(λFL，Est、λFR，Est)和法向力(Fz，FL，Est、Fz，FR，Est)作为各自输入值、使用所提供的针对每个道路表面摩擦系数的轮胎模型来计算每个摩擦系数的纵向轮胎力和横向轮胎力。
用作左侧轮胎力计算部分11和右侧轮胎力计算部分12的输入的滑移角(αFL，Est、αFR，Est)、滑移率(λFL，Est、λFR，Est)和法向力(Fz，FL，Est、Fz，FR，Est)可以分别从使用传感器等从车辆收集的实时信息以及左侧车轮(左侧轮胎)(FL)和右侧车轮(右侧轮胎)(FR)中的相应车轮的设置信息中获取。
在此，滑移角(αFL，Est、αFR，Est)可以是车轮(轮胎)的横向滑移角，并且由于用于实时估算车辆的车轮(轮胎)的滑移角、滑移率和法向力的方法和过程是在本领域中公知的，所以在本说明书中将省略其详细描述。例如，滑移率(车轮滑移率)(λFL，Est、λFR，Est)可以从通过安装在相应车轮上的车轮速度传感器的信号获取的车轮速度和车辆速度的信息中获取。
在图5的示例性实施方案中，左侧轮胎力计算部分11可以配置为使用μ＝0.3的轮胎模型计算并输出前侧车轮中的左侧车轮(FL)的纵向轮胎力(Fx，FL，0.3)和横向轮胎力(Fy，FL，0.3)。类似地，在图5的示例性实施方案中，左侧轮胎力计算部分11还可以配置为使用μ＝0.5的轮胎模型计算并输出前侧车轮中的左侧车轮(FL)的纵向轮胎力(Fx，FL，0.5)和横向轮胎力(Fy，FL，0.5)。
此外，在图5的示例性实施方案中，左侧轮胎力计算部分11可以配置为使用μ＝0.85的轮胎模型计算并输出前侧车轮中的左侧车轮(FL)的纵向轮胎力(Fx，FL，0.85)和横向轮胎力(Fy，FL，0.85)。此外，在图5的示例性实施方案中，右侧轮胎力计算部分12可以配置为使用μ＝0.3的轮胎模型计算并输出前侧车轮中的右侧车轮(FR)的纵向轮胎力(Fx，FR，0.3)和横向轮胎力(Fy，FR，0.3)。
类似地，在图5的示例性实施方案中，右侧轮胎力计算部分12可以配置为使用μ＝0.5的轮胎模型计算并输出前侧车轮中的右侧车轮(FR)的纵向轮胎力(Fx，FR，0.5)和横向轮胎力(Fy，FR，0.5)。此外，在图5的示例性实施方案中，右侧轮胎力计算部分12可以配置为使用μ＝0.85的轮胎模型计算并输出前侧车轮中的右侧车轮(FR)的纵向轮胎力(Fx，FR，0.85)和横向轮胎力(Fy，FR，0.85)。
如上所述，摩擦系数计算单元10的左侧轮胎力计算部分11和右侧轮胎力计算部分12可以使用针对每个道路表面摩擦系数的轮胎模型来获取针对每个道路表面摩擦系数的左侧车轮的轮胎和右侧车轮的轮胎的纵向轮胎力(Fx，FL，0.3、Fx，FL，0.5、Fx，FL，0.85、Fx，FR，0.3、Fx，FR，0.5、Fx，FR，0.85)和横向轮胎力(Fy，FL，0.3、Fy，FL，0.5、Fy，FL，0.85、Fy，FR，0.3、Fy，FR，0.5、Fy，FR，0.85)。
在摩擦系数计算单元10的左侧轮胎力计算部分11和右侧轮胎力计算部分12中用于计算纵向轮胎力和横向轮胎力的轮胎模型可以是道路表面摩擦系数(μ)不同的多个模型，并且图5的示例性实施方案是这样的示例性实施方案：其中，轮胎模型的道路表面摩擦系数分别为0.3、0.5和0.85，但是在此，轮胎模型的摩擦系数值可以改变。换句话说，可以使用道路表面摩擦系数(μ)不是0.3、0.5或0.85而是不同值时的轮胎模型，并且模型的道路表面摩擦系数值不限于上述数值。
此外，在图5的示例性实施方案中，左侧轮胎力计算部分11和右侧轮胎力计算部分12只在分别计算左侧车轮(FL)和右侧车轮(FR)的轮胎力方面存在差异，而在根据输入变量(即，滑移角、滑移率和法向力)计算纵向轮胎力和横向轮胎力的方法方面没有差异。
以下等式表示作为轮胎模型的示例的“Dugoff-Tire模型”的模型等式，针对每个道路表面摩擦系数的全部三个轮胎模型(即摩擦系数(μ)为0.3、0.5和0.85的轮胎模型)使用相同的模型等式，并且在等式中，仅通过将摩擦系数μ的值改变为相应的摩擦系数值而使用该值。
轮胎模型：Dug-off-Tire模型
Figure BDA0001965377820000081
Figure BDA0001965377820000082
Figure BDA0001965377820000083
Figure BDA0001965377820000084
相同的模型等式可以应用于全部三个模型。但是，对于输出而言，只有μ值能改变。在此，Fx是指通过模型获取的纵向轮胎力，Fy是指通过模型获取的横向轮胎力，Fz是指相应轮胎的法向力。此外，Ci是指轮胎的纵向刚度，Cα是指轮胎的横向刚度(也称为侧偏刚度)，s是指滑移率，α是指滑移角，Vx是指车辆速度。此外，εr是指根据轮胎特性预先确定并使用的特征值，λ是指通过上述等式计算的值。
此外，左侧轮胎力计算部分11和右侧轮胎力计算部分12中使用的针对每个摩擦系数的模型可以仅根据摩擦系数(μ)分为多个轮胎模型，并且在两个计算部分11、12中使用的多个轮胎模型(μ＝0.3、0.5、0.85的模型)可以彼此部分或完全相同。
因此，左侧轮胎力计算部分11可以获取纵向轮胎力(Fx,FL,0.3、Fx,FL,0.5、Fx,FL,0.85)和横向轮胎力(Fy,FL,0.3、Fy,FL,0.5、Fy,FL,0.85)，所述纵向轮胎力和所述横向轮胎力是当具有实时估算和获取的当前滑移角(αFL，Est)，当前滑移率(λFL，Est)和当前法向力(Fz，FL，Est)的前侧车轮中的左侧车轮的轮胎应用于具有各自不同的摩擦系数(μ＝0.3、0.5、0.85)的另一道路表面时，使用针对每个道路表面摩擦系数的轮胎模型(μ＝0.3、0.5、0.85的模型)预测的。
类似地，右侧轮胎力计算部分12可以获取纵向轮胎力(Fx,FR,0.3、Fx,FR,0.5、Fx,FR,0.85)和横向轮胎力(Fy,FR,0.3、Fy,FL,0.5、Fy,FL,0.85)，所述纵向轮胎力和所述横向轮胎力是当具有实时估算和获取的当前滑移角(αFR,Est)，当前滑移率(λFR,Est)和当前法向力(Fz,FR,Est)的前侧车轮中的右侧车轮的轮胎应用于具有各自不同摩擦系数(μ＝0.3、0.5、0.85)的另一道路表面时，使用针对每个道路表面摩擦系数的轮胎模型(μ＝0.3、0.5、0.85的模型)预测的。
左侧轮胎力计算部分11和右侧轮胎力计算部分12可以配置为通过将前侧车轮分为左侧和右侧来分别计算左侧车轮(FL)和右侧车轮(FR)的纵向轮胎力(模型等式中的Fx)和横向轮胎力(模型等式中的Fy)。
在图5的示例性实施方案中，“x”是指纵向力，“FL”是指前侧车轮中的左侧车轮，Fx，FL，0.3的下角标中的“0.3”是指轮胎模型的摩擦系数，Fy,FR,0.3的下角标中的“y”是指横向力，“FR”是指前侧车轮中的右侧车轮。此外，Fx，FL，0.5、Fx，FL，0.85的下角标中的“0.5”和“0.85”都是指轮胎模型的摩擦系数。
接下来，摩擦系数计算单元10的摩擦系数估算部分13可以配置为接收针对每个道路表面摩擦系数的轮胎力作为输入，该轮胎力是在轮胎力计算部分11、12中通过针对每个道路表面摩擦系数的轮胎模型计算并输出的预测值，此外，摩擦系数估算部分13可以配置为接收纵向轮胎力(Fx，FL，Est、Fx，FR，Est)和横向轮胎力(Fy，F，Est)作为输入，所述纵向轮胎力和所述横向轮胎力是使用从车辆收集的信息估算的。
在此，针对每个道路表面摩擦系数的轮胎力是如上所述通过针对每个道路表面摩擦系数的轮胎模型计算和预测的值，并且所述轮胎力是指左侧车轮(FL)的纵向轮胎力(Fx,FL,0.3、Fx,FL,0.5、Fx,FL,0.85)，右侧车轮(FR)的纵向轮胎力(Fx,FR,0.3、Fx,FR,0.5、Fx,FR,0.85)，左侧车轮(FL)的横向轮胎力(Fy,FL,0.3、Fy,FL,0.5、Fy,FL,0.85)以及右侧车轮(FR)的横向轮胎力(Fy,FR,0.3、Fy,FR,0.5、Fy,FR,0.85)，上述轮胎力是由左侧轮胎力计算部分11和右侧轮胎力计算部分12计算并输入至摩擦系数估算部分13的。
此外，在摩擦系数估算部分13中用作另一输入的估算的纵向轮胎力通过将前侧车轮分为左侧车轮(FL)和右侧车轮(FR)可以包括左侧(FL)纵向轮胎力(Fx，FL，Est)(其为左侧车轮(FL)的纵向轮胎力)，以及右侧(FR)纵向轮胎力(Fx，FR，Est)(其为右侧车轮(FR)的纵向轮胎力)。然而，在摩擦系数估算部分13中用作另一输入的估算的横向轮胎力可以是一个通过集成前侧车轮(前轮)(F)而不分为左侧车轮和右侧车轮所获取的横向轮胎力(Fy，F，Est)。
在计算已经估算出的左侧(FL)纵向轮胎力(Fx，FL，Est)、右侧(FR)纵向轮胎力(Fx，FR，Est)和横向轮胎力(Fy，F，Est)时，由于用于估算车辆的每个车轮的纵向轮胎力和横向轮胎力的方法对于本领域技术人员来说是公知的，因此本发明还可以使用已知技术的其中一种来计算和估算纵向轮胎力(Fx，FL，Est、Fx，FR，Est)和横向轮胎力(Fy，F，Est)。
当本发明中的估算方法是估算左侧车轮和右侧车轮的纵向轮胎力的方法和估算横向轮胎力的方法时，没有特别限制，并且由于估算方法是本发明所属领域的公知技术，所以在本说明书中将省略其详细描述。
在图5中，表示纵向轮胎力和横向轮胎力的Fx，FL，Est、Fx，FR，Est、Fy，F，Est的下角标中的“Est”是指估算值，并且区分纵向轮胎力和横向轮胎力的Fx，FL，Est、Fx，FR，Est、Fy，F，Est是估算值。这些估算值与关于摩擦系数的预测值进行区分，关于摩擦系数的预测值为摩擦系数估算部分13的另一输入，即，在左侧轮胎力计算部分11和右侧轮胎力计算部分12中通过针对每个道路表面摩擦系数(μ)的轮胎模型计算的预测值(通过轮胎模型预测的值)。
在本发明的示例性实施方案中，摩擦系数估算部分13可以包括第一基于纵向力的摩擦系数估算器13a，其配置为使用作为在左侧轮胎力计算部分11中通过针对每个道路表面摩擦系数的轮胎模型计算的预测值的左侧纵向轮胎力(Fx,FL,0.3、Fx,FL,0.5、Fx,FL,0.85)和估算的左侧纵向轮胎力(Fx，FL，Est)来计算基于纵向力的左侧道路表面摩擦系数(μLong_FL)。
此外，摩擦系数估算部分13可以进一步包括第二基于纵向力的摩擦系数估算器13b，其配置为使用作为在右侧轮胎力计算部分12中通过针对每个道路表面摩擦系数的轮胎模型计算的预测值的右侧纵向轮胎力(Fx,FR,0.3、Fx,FR,0.5、Fx,FR,0.85)和估算的右侧纵向轮胎力(Fx,FR,Est)来计算基于纵向力的右侧道路表面摩擦系数(μLong_FR)。摩擦系数估算部分13可以进一步包括基于横向力的摩擦系数估算器13c，其用于使用作为在左侧轮胎力计算部分11和右侧轮胎力计算部分12中通过针对每个道路表面摩擦系数的轮胎模型计算的预测值的左侧横向轮胎力(Fy,FL,0.3、Fy,FL,0.5、Fy,FL,0.85)和右侧横向轮胎力(Fy,FR,0.3、Fy,FR,0.5、Fy,FR,0.85)以及估算的横向轮胎力(Fy，F，Est)来计算基于横向力的道路表面摩擦系数(μLat)。
如上所述，在摩擦系数估算部分13中配置为基于纵向轮胎力来估算道路表面的摩擦系数的基于纵向力的摩擦系数估算部分可以分为两个组件。换句话说，基于纵向力的摩擦系数估算部分由两个模块组成，以通过划分左侧车轮和右侧车轮、使用纵向力来估算道路表面的摩擦系数，并且基于纵向力的摩擦系数估算部分可以包括第一基于纵向力的摩擦系数估算器13a和第二基于纵向力的摩擦系数估算器13b，所述第一基于纵向力的摩擦系数估算器13a配置为基于左侧车轮(FL)的纵向轮胎力(Fx,FL,0.3、Fx,FL,0.5、Fx,FL,0.85、Fx,FL,Est)来估算左侧道路表面的摩擦系数(μLong_FL)；所述第二基于纵向力的摩擦系数估算器13b配置为估算右侧道路表面的摩擦系数(μLong_FR)，右侧道路表面的摩擦系数是基于右侧车轮(FR)的纵向轮胎力(Fx,FR,0.3、Fx,FR,0.5、Fx,FR,0.85、Fx,FR,Es)通过纵向力估算的值。
相反，作为在摩擦系数估算部分13中使用横向力估算道路表面摩擦系数的模块，配置为基于横向轮胎力(Fy,FL,0.3、Fy,FL,0.5、Fy,FL,0.85、Fy,FR,0.3、Fy,FR,0.5、Fy,FR,0.85、Fy,F,Est)来估算道路表面的摩擦系数(μLat)的基于横向力的摩擦系数估算器13c可以作为一个组件。换句话说，基于横向力的摩擦系数估算器13c可以配置为基于左侧车轮(FL)的横向轮胎力(Fy,FL,0.3、Fy,FL,0.5、Fy,FL,0.85)(所述横向轮胎力是左侧轮胎力计算部分11的输出值)、右侧车轮(FR)的横向轮胎力(Fy,FR,0.3、Fy,FR,0.5、Fy,FR,0.85)(所述横向轮胎力是右侧轮胎力计算部分12的输出值)以及估算的横向轮胎力(Fy，F，Est)来估算道路表面的摩擦系数(μLat)，而不划分左侧车轮和右侧车轮。
总之，第一基于纵向力的摩擦系数估算器13a可以配置为根据左侧车轮(FL)的信息来估算并输出基于纵向力的左侧道路表面的摩擦系数(μLong_FL)，第二基于纵向力的摩擦系数估算器13b可以配置为根据右侧车轮(FR)的信息来估算并输出基于纵向力的右侧道路表面的摩擦系数(μLong_FR)，并且基于横向力的摩擦系数估算器13c可以配置为估算并输出基于横向力的道路表面的摩擦系数(μLat)。
此外，摩擦系数估算部分13使用的等式如下，该等式用于使用在轮胎力计算部分11、12的针对每个道路表面摩擦系数的模型中计算的轮胎力和估算的轮胎力来估算摩擦系数。
等式1：
Figure BDA0001965377820000111
其中，μ1、μ2和μ3是指轮胎模型中的预定摩擦系数，并且可以是μ1＝0.3、μ2＝0.5、μ3＝0.85，而wk 1、wk 2和wk 3是指每个轮胎模型和道路表面的加权因子(即每个道路表面的摩擦系数的加权因子)。
此外，等式1中的
Figure BDA0001965377820000112
是由摩擦系数估算部分13估算的摩擦系数并输入至摩擦系数收敛部分16，即，基于纵向力的左侧道路表面摩擦系数(μLong_FL)、基于纵向力的右侧道路表面摩擦系数(μLong_FR)以及基于横向力的道路表面摩擦系数
Figure BDA0001965377820000113
等式1是用于使用输入至摩擦系数估算部分13的轮胎力来估算摩擦系数(μLong_FL、μLong_FR、μLat)的公式，所述轮胎力为，通过轮胎力计算部分11、12的针对每个道路表面摩擦系数的模型计算的纵向轮胎力(Fx,FL,0.3、Fx,FL,0.5、Fx,FL,0.85、Fx,FR,0.3、Fx,FR,0.5、Fx,FR,0.85)和横向轮胎力(Fy,FL,0.3、Fy,FL,0.5、Fy,FL,0.85、Fy,FR,0.3、Fy,FR,0.5、Fy,FR,0.85)的值、估算的左侧车轮的纵向轮胎力(Fx，FL，Est)、估算的右侧车轮的纵向轮胎力(Fx，FR，Est)以及估算的横向轮胎力(Fy，F，Est)。
此外，等式1中的加权因子wk 1、wk 2和wk 3可以使用在轮胎模型中计算的轮胎力和估算的轮胎力、通过以下等式2来计算。
等式2：
Figure BDA0001965377820000114
其中，k：当前步骤，i＝1～3三个轮胎模型(0.3、0.5、0.85)
L＝3，
Figure BDA0001965377820000121
其中zk：估算的轮胎力，xk i：在模型中计算的轮胎力。
图6是用于说明本发明中的加权因子的概念的示意图，并且在示例性实施方案中，当模型的道路表面摩擦系数被设置为0.3、0.5和0.85时，每个轮胎模型值，即，在模型中计算的轮胎力彼此不同。此外，如图6所示，可以基于每个模型的道路表面摩擦系数以及在每个模型中计算的力将任意时间的加权因子确定为不同的值。
0.3、0.5和0.85仅是应用于每个轮胎模型的摩擦系数的示例，即，第一模型摩擦系数、第二模型摩擦系数和第三模型摩擦系数，并且各个模型摩擦系数的值仅是示例，本发明不限于上述值，并且模型摩擦系数可以改变为各种值。
此外，作为应用每个预定道路表面摩擦系数的轮胎模型，当应用道路表面摩擦系数0.3(第一模型摩擦系数)的轮胎模型被称为第一模型，应用道路表面摩擦系数0.5(第二模型摩擦系数)的轮胎模型被称为第二模型，应用道路表面摩擦系数0.85(第三模型摩擦系数)的轮胎模型被称为第三模型时，wk 1、wk 2和wk 3是根据每个模型的轮胎力确定的加权因子。
在此，轮胎力是指通过每个模型预测的轮胎力以及估算的轮胎力，更具体地，在第一基于纵向力的摩擦系数估算器13a中，为了计算基于纵向力的左侧道路表面摩擦系数(μLong_FL)，可以使用通过每个模型计算和预测的左侧纵向轮胎力(Fx,FL,0.3、Fx,FL,0.5、Fx,FL,0.85)以及估算的左侧纵向轮胎力(Fx，FL，Est)来计算wk 1、wk 2和wk 3。
在第二基于纵向力的摩擦系数估算器13b中，为了计算基于纵向力的右侧道路表面的摩擦系数(μLong_FR)，可以使用通过每个模型计算和预测的右侧纵向轮胎力(Fx,FR,0.3、Fx,FR,0.5、Fx,FR,0.85)以及估算的右侧纵向轮胎力(Fx,FR,Est)来计算wk 1、wk 2和wk 3。在基于横向力的摩擦系数估算器13c中，为了计算基于横向力的道路表面的摩擦系数(μLat)，可以使用通过每个模型计算和预测的横向轮胎力(Fx,FL,0.3、Fx,FL,0.5、Fx,FL,0.85、Fx,FR,0.3、Fx,FR,0.5、Fx,FR,0.85)以及估算的横向轮胎力(Fy,F,Est)来计算wk 1、wk 2和wk 3。
参照等式1，由摩擦系数估算部分13分别估算的摩擦系数，即，基于纵向力的左侧道路表面摩擦系数(μLong_FL)、基于纵向力的右侧道路表面摩擦系数(μLong_FR)以及基于横向力的道路表面摩擦系数(μLat)可以通过将第一模型摩擦系数μ1、第二模型摩擦系数μ2和第三模型摩擦系数μ3的值分别乘以通过上述方法计算的加权因子wk 1、wk 2和wk 3的值，并相加来获取。
同时，在摩擦系数估算部分13的第一基于纵向力的摩擦系数估算器13a、第二基于纵向力的摩擦系数估算器13b以及基于横向力的摩擦系数估算器13c中，当基于纵向力的左侧道路表面摩擦系数(μLong_FL)、基于纵向力的右侧道路表面摩擦系数(μLong_FR)以及基于横向力的道路表面摩擦系数(μLat)可以通过加权求和的方法(例如，等式1，其将第一模型摩擦系数、第二模型摩擦系数和第三模型摩擦系数分别乘以由等式2确定的加权因子wk 1、wk 2和wk 3，并求和)获取时，摩擦系数收敛部分16可以配置为接收这些摩擦系数的值并最终分别确定左侧车轮接地的左侧道路表面和右侧车轮接地的右侧道路表面的摩擦系数(μFL、μFR)。
摩擦系数收敛部分16可以配置为分别估算左侧车轮(FL)接地的左侧道路表面和右侧车轮(FR)接地的右侧道路表面的最终的摩擦系数(μFL、μFR)，并接收由摩擦系数估算部分13计算和输入的摩擦系数(μLong_FL、μLong_FR、μLat)的值，以确定最终的摩擦系数(μFL、μFR)。
图7是示出了摩擦系数计算单元中的加权因子计算部分和摩擦系数收敛部分的框图，并且在本发明的示例性实施方案中，摩擦系数计算单元10可以进一步包括左侧车轮加权因子计算部分14和右侧车轮加权因子计算部分15，所述左侧车轮加权因子计算部分14配置为确定左侧车轮的加权因子；所述右侧车轮加权因子计算部分15配置为确定右侧车轮的加权因子。
此外，摩擦系数计算单元10的摩擦系数收敛部分16可以额外使用由左侧车轮加权因子计算部分14和右侧车轮加权因子计算部分15分别确定并输入的加权因子(wLat_FL、wLong_FL、wLat_FR、wLong_FR)的值以及摩擦系数(μLong_FL、μLong_FR、μLat)的值，并且摩擦系数收敛部分16可以配置为再次接收在上一控制周期中确定的最终的摩擦系数的值的反馈(图7中的“μFL(k-1)”、“μFR(k-1)”)以用于确定当前的控制周期中的最终的摩擦系数(图7中的“μFL(k)”、“μFR(k)”)。
左侧车轮加权因子计算部分14可以配置为根据左侧车轮(RL)的滑移率和滑移角信息(其为从车辆收集的实时信息)来确定与当前滑移率和滑移角相对应的作为左侧车轮加权因子的左侧车轮纵向加权因子(wLong_FL)和横向加权因子(wLat_FL)，如图7所示。
此外，右侧车轮加权因子计算部分15可以配置为根据右侧车轮(FR)的滑移率和滑移角信息(其为从车辆收集的实时信息)来确定与当前滑移率和滑移角相对应的作为右侧车轮加权因子的右侧车轮纵向加权因子(wLong_FR)和横向加权因子(wLat_FR)，如图7所示。
摩擦系数收敛部分16可以配置为使用由两个加权因子计算部分14、15获取的加权因子(wLat_FL、wLong_FL、wLat_FR、wLong_FR)的值、从摩擦系数估算部分13输入的摩擦系数(μLong_FL、μLong_FR、μLat)的值，以及上一周期的反馈输入摩擦系数(μFL(k-1)、μFR(k-1))的值来确定当前周期的最终的摩擦系数(μFL(k)、μFR(k))。
此外，摩擦系数收敛部分16然后可以配置为根据由左侧车轮加权因子计算部分14确定的左侧车轮的纵向加权因子(wLong_FL)和横向加权因子(wLat_FL)、作为摩擦系数估算部分13的输出值的基于纵向力的左侧道路表面的摩擦系数(μLong_FL)和基于横向力的道路表面的摩擦系数(μLat)，以及前一周期的左侧道路表面的摩擦系数(μFL(k-1))的值，使用以下等式3来计算当前的左侧道路表面的摩擦系数(μFL(k))。
类似地，摩擦系数收敛部分16于是可以配置为根据由右侧车轮加权因子计算部分15确定的右侧车轮纵向加权因子(wLong_FR)和横向加权因子(wLat_FR)、作为摩擦系数估算部分13的输出值的基于纵向力的右侧道路表面的摩擦系数(μLong_FR)和基于横向力的道路表面的摩擦系数(μLat)，以及前一周期的右侧道路表面的摩擦系数(μFR(k-1))的值，使用以下等式4来计算当前的右侧道路表面的摩擦系数(μFR(k))。
等式3：
μFL(k)＝wLat_FLμLat+wLong_FLμLong_FL+(1-wLat_FL-wLong_FL)μFL(k-1)
等式4：
μFR(k)＝wLat_FRμLat+wLong_FRμLong_FR+(1-wLat_FR-wLong_FR)μFR(k-1)
在等式3和4中，μFL(k)是指当前的左侧道路表面的摩擦系数，μFR(k)是指当前的右侧道路表面的摩擦系数，μFL(k-1)是指在前一控制周期中确定的左侧道路表面的摩擦系数，μFR(k-1)是指在前一控制周期中确定的右侧道路表面的摩擦系数，wLat_FL是指左侧车轮横向加权因子，μLat是指基于横向力的道路表面摩擦系数，wLong_FL是指左侧车轮的纵向加权因子，μLong-FL是指基于纵向力的左侧道路表面的摩擦系数，wLat_FR是指右侧车轮的横向加权因子，wLong_FR是指右侧车轮的纵向加权因子，以及μLong-FR是指基于纵向力的右侧道路表面的摩擦系数。
更具体地说明加权因子计算部分14、15和摩擦系数收敛部分16，首先，轮胎的滑移率产生纵向轮胎力(轮胎纵向力)，滑移角产生横向轮胎力(轮胎横向力)。此外，即使每个道路表面摩擦系数的滑移角相同，横向轮胎力(横向力)也不同，并且可以通过这种差异来估算道路表面的摩擦系数。
然而，当滑移角最小(例如，小于预定角度)时，在高摩擦和低摩擦之间没有大小差异，使得由摩擦系数估算部分13估算的摩擦系数的值呈现出低可靠性。即使在产生纵向轮胎力(纵向力)的滑移率的情况下也是如此，图8是关于每个道路表面摩擦系数的横向力的实际行驶测试数据。
图8示出了在滑移角[度]最小的区域中由于高摩擦力导致的横向力[N]与由于低摩擦力导致的横向力之间没有差异。因此，为了增加估算的可靠性，配置为计算车轮的加权因子的加权因子计算部分14、15可以配置为基于车轮的滑移率和滑移角来确定估算的加权因子。然而，当滑移角和滑移率都最小时，可以使用在前一周期中确定的道路表面的摩擦系数值。
如上所述，已经详细描述了摩擦系数计算单元10，并且摩擦系数计算单元10可以配置为使用安装在车辆上的现有传感器的信号来估算前侧车轮(前轮)的纵向轮胎力和横向轮胎力，并使用针对每个道路表面摩擦系数的轮胎模型来计算和预测纵向轮胎力和横向轮胎力。
此外，摩擦系数计算单元10可以配置为通过将估算的轮胎力与在模型中计算的轮胎力进行比较来估算道路表面的摩擦系数，并且通过将每种行驶情况的加权因子应用至估算的道路表面摩擦系数来确定最终的道路表面摩擦系数，从而估算各种行驶情况下的摩擦系数，而与左右无关。
接下来，将在下文中详细描述前馈制动压力计算单元21、22以及ABS制动压力计算单元31、32。图9是示出了根据本发明示例性实施方案的集成控制系统中的左侧车轮前馈制动压力计算单元21的框图。
具体地，前馈制动压力计算单元可以配置为计算车辆的每个车轮的前馈制动压力，并且可以包括左侧车轮前馈制动压力计算单元21和右侧车轮前馈制动压力计算单元22，所述左侧车轮前馈制动压力计算单元21配置为计算并输出左侧车轮(FL、RL)的前馈制动压力(PbFL,FF、PbRL,FF)；所述右侧车轮前馈制动压力计算单元22配置为计算右侧车轮(FR、RR)的前馈制动压力(PbFR,FF、PbRR,FF)。
在此，左侧车轮和右侧车轮既表示前侧车轮也表示后侧车轮，左侧车轮表示车辆的四个车轮中的前侧车轮的左侧车轮(FL)和后侧车轮的左侧车轮(RL)，右侧车轮表示车辆的四个车轮中的前侧车轮的右侧车轮(FR)和后侧车轮的右侧车轮(RR)。
如上所述，前馈制动压力计算单元21、22可以配置为划分左侧车轮(FL、RL)和右侧车轮(FR、RR)；并且左侧车轮前馈制动压力计算单元21可以配置为计算前侧车轮的左侧车轮(FL)以及后侧车轮的左侧车轮(RL)的前馈制动压力(PbFL,FF、PbRL,FF)，右侧车轮前馈制动压力计算单元22可以配置为计算前侧车轮的右侧车轮(FR)以及后侧车轮的右侧车轮(RR)的前馈制动压力(PbFR,FF、PbRR,FF)。
此外，前馈制动压力计算单元21、22的每一个都可以包括极限制动压力计算部分21a，并且每个极限制动压力计算部分21a都可以配置为使用每个车轮的估算的摩擦系数(μFL、μFR)和轮胎法向力(车轮法向力)(Fz,FL,Est、Fz,RL,Est、Fz,FR,Est、Fz,RR,Est)来计算极限制动压力(PbFL,Lim、PbRL,Lim、PbFR,Lim、PbRR,Lim)。此外，前馈制动压力计算单元21、22的每一个都可以配置为使用由极限制动压力计算部分21a计算的极限制动压力(PbFL,Lim、PbRL,Lim、PbFR,Lim、PbRR,Lim)和驾驶员制动压力(Pb,driver)来计算前馈制动压力(PbFL,FF、PbRL,FF、PbFR,FF、PbRR,FF)。
估算的摩擦系数(μFL、μFR)是由摩擦系数计算单元10计算并输入至前馈制动压力计算单元21、22的值(图4中的μLeft、μRight)，轮胎法向力是使用从车辆收集的信息(例如，车轮的状态信息和设置信息)估算的力，并且驾驶员制动压力(Pb,driver)是基于由传感器检测到的驾驶员的制动踏板的操作的制动压力。
以左侧车轮为例进行说明，左侧车轮前馈制动压力计算单元21可以配置为通过极限制动压力计算部分21a来计算左侧车轮(FL、RL)的极限制动压力(PbFL,Lim、PbRL,Lim)，并分别确定前侧车轮中的左侧车轮(FL)的极限制动压力(PbFL，Lim)，以及后侧车轮中的左侧车轮(RL)的极限制动压力(PbRL，Lim)。
在此，极限制动压力计算部分21a可以配置为使用左侧道路表面的摩擦系数(μFL)和左侧车轮的轮胎法向力(Fz,FL,Est＝FzFL、Fz,RL,Est＝FzRL)来计算极限制动压力(PbFL,Lim、PbRL,Lim)，如图9所示，并且左侧道路表面的摩擦系数(μFL)是由摩擦系数计算单元10计算并输入的摩擦系数。
此外，前侧车轮中的左侧车轮(FL)的极限制动压力(PbFL，Lim)可以根据左侧道路表面的摩擦系数(μFL)和前侧车轮中的左侧车轮(FL)的轮胎法向力(Fz,FL,Est＝FzFL)、使用以下等式5来计算，后侧车轮中的左侧车轮(RL)的极限制动压力(PbRL,Lim)可以根据左侧道路表面的摩擦系数(μFL)和后侧车轮中的左侧车轮(RL)的轮胎法向力(Fz,RL,Est＝Fz,RL)、使用以下等式6来计算。
等式5：
Figure BDA0001965377820000161
等式6：
Figure BDA0001965377820000162
其中，Kbf和Kbr是指预定的制动增益值，并且可以是单位转换系数(bar→Nm)(Kbf＝Kbr)，rwheel是指车轮半径。
此外，当通过比较计算的左侧车轮(FL、RL)的极限制动压力(PbFL，Lim、PbRL，Lim)与驾驶员制动压力(Pb,driver)得到极限制动压力(PbFL，Lim、PbRL，Lim)大于驾驶员制动压力(Pb,driver)时，如图9所示，左侧车轮的前馈制动压力(PbFL，FF、PbRL，FF)可以被确定为驾驶员制动压力(Pb,driver)。另一方面，当极限制动压力(PbFL，Lim、PbRL，Lim)等于或小于驾驶员制动压力(Pb,driver)时，如图9所示，左侧车轮的前馈制动压力(PbFL，Lim、PbRL，Lim)可以被确定为极限制动压力(PbFL，Lim、PbRL，Lim)。
当前侧车轮中的左侧车轮(FL)的极限制动压力(PbFL，Lim)大于驾驶员制动压力(Pb,driver)时，前侧车轮中的左侧车轮的前馈制动压力(PbFL，FF)可以被确定为驾驶员制动压力(Pb,driver)。当前侧车轮中的左侧车轮(FL)的极限制动压力(PbFL，Lim)等于或小于驾驶员制动压力(Pb,driver)时，前侧车轮中的左侧车轮的前馈制动压力(PbFL，FF)为可以被确定为前侧车轮中的左侧车轮的极限制动压力(PbFL，Lim)。
类似地，当后侧车轮中的左侧车轮(RL)的极限制动压力(PbRL，Lim)大于驾驶员制动压力(Pb,driver)时，后侧车轮中的左侧车轮的前馈制动压力(PbRL，FF)可以被确定为驾驶员制动压力(Pb,driver)。此外，当后侧车轮中的左侧车轮(RL)的极限制动压力(PbRL，Lim)等于或小于驾驶员制动压力(Pb,driver)时，后侧车轮中的左侧车轮的前馈制动压力(PbRL，FF)可以被确定为后侧车轮中的左侧车轮的极限制动压力(PbRL，Lim)。
如上所述，已经说明了左侧车轮前馈制动压力计算单元21确定左侧车轮(FL、RL)的前馈制动压力(PbFL，FF、PbRL，FF)的过程，就方法而言，右侧车轮前馈制动压力计算单元22确定右侧车轮(FR、RR)的前馈制动压力(PbFR，FF、PbRR，FF)的过程与左侧车轮前馈制动压力计算单元21的过程没有差别。
换句话说，右侧车轮前馈制动压力计算单元22确定右侧车轮(FR、RR)的前馈制动压力(PbFR，FF、PbRR，FF)的过程可以通过将左侧车轮前馈制动压力计算单元21确定左侧车轮的前馈制动压力的过程的说明中的左侧车轮替换为右侧车轮来进行说明。
右侧车轮前馈制动压力计算单元22还可以包括极限制动压力计算部分，其配置为计算前侧车轮中的右侧车轮(FR)和后侧车轮中的右侧车轮(RR)的极限制动压力(PbFR，Lim、PbRR，Lim)，并且如在上述的左侧车轮前馈制动压力计算单元21中，可以通过比较由极限制动压力计算部分计算的极限制动压力(PbFR，Lim、PbRR，Lim)与驾驶员制动压力(Pb,driver)来确定右侧车轮的前馈制动压力(PbFR，FF、PbRR，FF)。
用于计算右侧车轮(FR、RR)的极限制动压力(PbFR，Lim、PbRR，Lim)的等式如下。
等式7：
Figure BDA0001965377820000171
等式8：
Figure BDA0001965377820000172
其中，FzFR和FzRR是指右侧车轮(FR、RR)的轮胎法向力。
此外，ABS制动压力计算单元可以配置为计算车辆的每个车轮的ABS制动压力，并且可以包括左侧车轮ABS制动压力计算单元31和右侧车轮ABS制动压力计算单元32，所述左侧车轮ABS制动压力计算单元31配置为计算并输出左侧车轮(FL、RL)的ABS制动压力(PbFL,ABS、PbRL,ABS)；所述右侧车轮ABS制动压力计算单元32配置为计算右侧车轮(FR、RR)的ABS制动压力(PbFR，ABS、PbRR，ABS)。
在此，左侧车轮和右侧车轮分别既表示前侧车轮也表示后侧车轮，左侧车轮表示车辆的四个车轮中的前侧车轮的左侧车轮(FL)和后侧车轮的左侧车轮(RL)，右侧车轮表示车辆的四个车轮中的前侧车轮的右侧车轮(FR)和后侧车轮的右侧车轮(RR)。
如上所述，类似于前馈制动压力计算单元21、22，ABS制动压力计算单元31、32也可以分为左侧车轮(FL、RL)和右侧车轮(FR、RR)，并且左侧车轮ABS制动压力计算单元31可以配置为计算前侧车轮中的左侧车轮(FL)和后侧车轮中的左侧车轮(RL)的ABS制动压力(PbFL，ABS、PbRL，ABS)，右侧车轮ABS制动压力计算单元32可以配置为计算前侧车轮中的右侧车轮(FR)和后侧车轮中的右侧车轮(RR)的ABS制动压力(PbFR，ABS、PbRR，ABS)。
此外，ABS制动压力计算单元31、32中的每一个都可以配置为使用相应车轮的前馈制动压力(PbFL，FF、PbFR，FF、PbRL，FF、PbRR，FF)、目标滑移率(λTarget)以及当前滑移率(λFL、λFR、λRL、λRR)来计算ABS制动压力(PbFL，ABS、PbFR，ABS、PbRL，ABS、PbRR，ABS)。前馈制动压力(PbFL，FF、PbFR，FF、PbRL，FF、PbRR，FF)可以通过前馈制动压力计算单元21、22获取并输入至ABS制动压力计算单元31、32，并且由于目标滑移率(λTarget)是在正常ABS控制程序中获取的值，因此将省略诸如计算方法的详细描述。
此外，每个车轮的当前滑移率(λFL、λFR、λRL、λRR)是根据由传感器检测的车轮速度和车辆速度的信息获取的估算值(λFL，Est、λFR，Est、λRL，Est、λRR，Est)，并且由于其计算方法也是公知的，因此将省略其描述。
以左侧车轮作为示例进行说明，左侧车轮ABS制动压力计算单元31可以配置为根据从左侧车轮前馈制动压力计算单元21输入的前馈制动压力(PbFL，FF、PbRL，FF)、左侧车轮的目标滑移率(λTarget)以及当前滑移率(λFL、λRL)，使用以下等式9和10来计算左侧车轮的ABS制动压力(PbFL，ABS、PbRL，ABS)。
等式9：
PbFL，ABS＝PbFL，FF+k(λTarget-λFL)
等式10：
PbRL，ABS＝PbRL，FF+k(λTarget-λRL)
其中，k是指预定的控制增益。
如上所述，已经说明了左侧车轮ABS制动压力计算单元31确定左侧车轮(FL、RL)的ABS制动压力(PbFL，ABS、PbRL，ABS)的过程，就方法而言，右侧车轮ABS制动压力计算单元32确定右侧车轮(FR、RR)的ABS制动压力(PbFR，ABS、PbRR，ABS)的过程与左侧车轮ABS制动压力计算单元31的过程没有差别。
换句话说，右侧车轮ABS制动压力计算单元32确定右侧车轮(FR、RR)的ABS制动压力(PbFR，ABS、PbRR，ABS)的过程可以通过将左侧车轮ABS制动压力计算单元31确定左侧车轮的ABS制动压力的过程的说明中的左侧车轮替换为右侧车轮来进行说明。
此外，右侧车轮ABS制动压力计算单元32可以配置为使用由右侧车轮前馈制动压力计算单元22输入的前馈制动压力(PbFR，FF、PbRR，FF)、右侧车轮的目标滑移率(λTarget)以及当前滑移率(λFR、λRR)来计算右侧车轮的ABS制动压力(PbFR，ABS、PbRR，ABS)。这可以由以下等式11和12表示。
等式11：
PbFR，ABS＝PbFR，FF+k(λTarget-λFR)
等式12：
PbRR，ABS＝PbRR，FF+k(λTarget-λRR)
如等式9、10、11和12所示，ABS制动压力计算单元31、32可以配置为基于从前馈制动压力计算单元21、22输入的左侧车轮和右侧车轮的前馈制动压力(PbFF，FF、PbFL，FF、PbFR，FF、PbRR，FF)、根据车轮是否发生滑移、通过增加或减小制动压力来计算车辆的每个车轮的最终ABS制动压力(PbFF，ABS、PbFL，ABS、PbFR，ABS、PbRR，ABS)。
然后，后轮转向控制量计算单元40可以配置为计算用于横摆补偿的后轮转向(RWS)控制量(ΔδRWS)。换句话说，根据由左侧车轮ABS制动压力计算单元31和右侧车轮ABS制动压力计算单元32获取的车辆的每个车轮的ABS制动压力，车辆的横摆行为可能由左右非对称制动引起，并且后轮转向控制量计算单元40可以配置为计算用于补偿上述横摆行为的后轮转向控制量。
因此，后轮转向控制量计算单元40可以配置为根据由ABS制动压力计算单元计算和输入的ABS制动压力(PbFL，ABS、PbRL，ABS、PbFR，ABS、PbRR，ABS)使用以下等式13来计算由非对称制动压力产生的横摆力矩(ΔMz)。
等式13：
Figure BDA0001965377820000191
其中，tf是指前侧车轮的左侧车轮和右侧车轮之间的轴向长度，tr是指后侧车轮的左侧车轮和右侧车轮之间的轴向长度。
由等式13计算的横摆力矩(ΔMz)是指当驾驶员制动车辆时，在左侧道路表面的摩擦系数和右侧道路表面的摩擦系数彼此不同的制动情况下，由非对称制动压力无意地额外产生的横摆力矩量。
此外，后轮转向控制量计算单元40可以配置为最终计算用于补偿由等式13计算的横摆力矩(ΔMz)的后轮转向(RWS)控制量(ΔbRWS)，并且后轮转向控制量(ΔbRWS)，即，RWS的后轮转向角是使用以下等式14根据计算的横摆力矩(ΔMz)进行计算的。
等式14：
Figure BDA0001965377820000192
其中，lr是指从车辆的重心到后侧车轮(后轮)的轴的距离，Cr是指后侧车轮的侧偏刚度，并且lr和Cr都是指供等式14使用的预定的设置信息。
如上所述，在后轮转向控制量计算单元40计算后轮转向控制量(ΔδRWS)之后，后轮转向控制器50可以配置为基于由后轮转向控制量计算单元40计算并输入的后轮转向控制量(ΔδRWS)来执行后轮转向控制。如上所述，因为在ABS操作时减少了颤振现象，因此根据本发明示例性实施方案的用于车辆的集成控制系统可以改善制动性能。
传统ABS基于驾驶员制动压力、根据滑移率来增加或减小制动压力，但是当施加远大于能够制动的极限制动力的驾驶员制动压力时，滑移率可能会过大，可能会增加或减小大量的制动压力以补偿滑移率，从而导致过大的制动压力的颤振现象。本发明可以估算道路表面摩擦系数，然后使用估算的值计算极限制动压力，并且在计算的极限制动压力内增加或减小制动压力以补偿滑移率，从而减轻颤振现象并改善制动性能。
此外，在传统情况下，由于制动压力是基于驾驶员所需的制动力(即，驾驶员制动压力)来增加或减小的，因此控制增益应该很大，从而由于较大的控制增益而导致过度的颤振现象，如图10所示。因此，制动性能受到图10中的“R”区域的不利影响。
另一方面，本发明可以降低滑移率控制的增益以减少颤振现象，如图11所示，从而改善制动性能。此外，根据本发明，可以执行RWS系统控制，该系统可以独立地估算左侧道路表面和右侧道路表面的摩擦系数，从而改善左右制动性能并且根据左右非对称制动性能来补偿横摆行为，从而实现稳定的车辆制动。
如上所述，虽然已经详细描述了本发明的示例性实施方案，但是本发明的范围不限于此，并且本领域技术人员使用在所附权利要求中限定的本发明的基本概念进行的各种修改和改进也包括在本发明的范围内。

Claims (18)

1.一种用于车辆的集成控制系统，其包括：
摩擦系数计算单元，其配置为基于防抱死制动系统操作时从车辆收集的车轮状态信息和预定的设置信息来分别计算道路表面上左侧车轮接地的左侧道路表面的摩擦系数和右侧车轮接地的右侧道路表面的摩擦系数；
前馈制动压力计算单元，其配置为使用计算出的左侧道路表面的摩擦系数和右侧道路表面的摩擦系数来计算每个车轮的前馈制动压力；
防抱死制动系统制动压力计算单元，其配置为基于计算出的前馈制动压力以及车轮的信息来计算每个车轮的防抱死制动系统制动压力；
后轮转向控制量计算单元，其配置为使用计算出的每个车轮的防抱死制动系统制动压力来计算用于横摆补偿的后轮转向控制量；以及
后轮转向控制器，其配置为基于计算出的后轮转向控制量来执行车辆的后轮转向控制，
其中，所述前馈制动压力计算单元配置为使用计算出的摩擦系数计算极限制动压力，并且在计算出的极限制动压力内增加或减小用于补偿滑移率的制动压力，从而减轻颤振现象。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的集成控制系统，其中，所述摩擦系数计算单元包括：
轮胎力计算部分，其配置为根据车轮状态信息、使用预定的针对每个道路表面摩擦系数的轮胎模型来分别预测和计算针对每个道路表面摩擦系数的左侧车轮的轮胎力和右侧车轮的轮胎力；
摩擦系数估算部分，其配置为根据每个预测和计算的道路表面摩擦系数的左侧车轮和右侧车轮的轮胎力以及估算的纵向和横向轮胎力来计算基于纵向力的左侧道路表面摩擦系数、基于纵向力的右侧道路表面摩擦系数以及基于横向力的道路表面摩擦系数；以及
摩擦系数收敛部分，其配置为使用计算出的基于纵向力的左侧道路表面摩擦系数、基于纵向力的右侧道路表面摩擦系数以及基于横向力的道路表面摩擦系数来计算左侧道路表面的摩擦系数和右侧道路表面的摩擦系数。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的集成控制系统，其中，所述轮胎力计算部分包括：
左侧轮胎力计算部分，其配置为使用预定的针对每个道路表面摩擦系数的轮胎模型来计算针对每个道路表面摩擦系数的车辆的前侧车轮中的左侧车轮的轮胎力；以及
右侧轮胎力计算部分，其配置为使用预定的针对每个道路表面摩擦系数的轮胎模型来计算针对每个道路表面摩擦系数的车辆的前侧车轮中的右侧车轮的轮胎力。
4.根据权利要求2所述的用于车辆的集成控制系统，其中，所述轮胎力计算部分配置为分别计算相应车轮的针对每个道路表面摩擦系数的纵向轮胎力和横向轮胎力作为左侧车轮的轮胎力和右侧车轮的轮胎力。
5.根据权利要求4所述的用于车辆的集成控制系统，其中，在所述摩擦系数估算部分中使用的估算的纵向轮胎力包括车辆的前侧车轮中的左侧车轮和右侧车轮的纵向轮胎力。
6.根据权利要求5所述的用于车辆的集成控制系统，其中，所述摩擦系数估算部分包括：
第一基于纵向力的摩擦系数估算部分，其配置为使用针对每个道路表面摩擦系数的左侧车轮的纵向轮胎力和估算的左侧车轮的纵向轮胎力来计算基于纵向力的左侧道路表面摩擦系数；
第二基于纵向力的摩擦系数估算部分，其配置为使用针对每个道路表面摩擦系数的右侧车轮的纵向轮胎力和估算的右侧车轮的纵向轮胎力来计算基于纵向力的右侧道路表面摩擦系数；以及
基于横向力的摩擦系数估算部分，其配置为使用针对每个道路表面摩擦系数的左侧车轮的横向轮胎力、针对每个道路表面摩擦系数的右侧车轮的横向轮胎力以及估算的横向轮胎力来计算基于横向力的道路表面摩擦系数。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的集成控制系统，其中，所述第一基于纵向力的摩擦系数估算部分配置为：
根据针对每个道路表面摩擦系数的左侧车轮的纵向轮胎力以及估算的左侧车轮的纵向轮胎力，使用预定的等式来确定每个道路表面摩擦系数的加权因子；
通过将预定的轮胎模型的每个道路表面摩擦系数乘以确定的每个道路表面摩擦系数的加权因子并相加来计算基于纵向力的左侧道路表面摩擦系数。
8.根据权利要求6所述的用于车辆的集成控制系统，其中，所述第二基于纵向力的摩擦系数估算部分配置为：
根据针对每个道路表面摩擦系数的右侧车轮的纵向轮胎力和估算的右侧车轮的纵向轮胎力，使用预定的等式来确定每个道路表面摩擦系数的加权因子；
通过将预定的轮胎模型的每个道路表面摩擦系数乘以确定的每个道路表面摩擦系数的加权因子并相加来计算基于纵向力的右侧道路表面摩擦系数。
9.根据权利要求6所述的用于车辆的集成控制系统，其中，所述基于横向力的摩擦系数估算部分配置为：
根据每个道路表面摩擦系数的左侧车轮的横向轮胎力、每个道路表面摩擦系数的右侧车轮的横向轮胎力以及估算的横向轮胎力，使用预定的等式来确定每个道路表面摩擦系数的加权因子；
通过将预定的轮胎模型的每个道路表面摩擦系数乘以确定的每个道路表面摩擦系数的加权因子并相加来计算基于横向力的道路表面摩擦系数。
10.根据权利要求2所述的用于车辆的集成控制系统，其中，在所述轮胎力计算部分中的车轮状态信息包括相应车轮的滑移角、滑移率和法向力。
11.根据权利要求2所述的用于车辆的集成控制系统，其中，在所述摩擦系数估算部分中使用的估算的纵向轮胎力包括车辆的前侧车轮中的左侧车轮的纵向轮胎力和右侧车轮的纵向轮胎力。
12.根据权利要求2所述的用于车辆的集成控制系统，其中，所述摩擦系数计算单元进一步包括：
左侧车轮加权因子计算部分，其配置为根据作为从车辆收集的车轮状态信息的左侧车轮的滑移率和滑移角信息来确定左侧车轮纵向加权因子和左侧车轮横向加权因子；
右侧车轮加权因子计算部分，其配置为根据作为车轮状态信息的右侧车轮的滑移率和滑移角信息来确定右侧车轮纵向加权因子和右侧车轮横向加权因子；
其中，所述摩擦系数收敛部分配置为：
使用由摩擦系数估算部分计算的基于纵向力的左侧道路表面摩擦系数、基于纵向力的右侧道路表面摩擦系数以及基于横向力的道路表面摩擦系数，由左侧车轮加权因子计算部分和右侧车轮加权因子计算部分确定的加权因子，以及在前一控制周期中确定的摩擦系数来计算当前的左侧道路表面摩擦系数和当前的右侧道路表面摩擦系数。
13.根据权利要求12所述的用于车辆的集成控制系统，其中，所述摩擦系数收敛部分配置为：
使用基于纵向力的左侧道路表面摩擦系数、基于纵向力的右侧道路表面摩擦系数、基于横向力的道路表面摩擦系数、加权因子以及在前一控制周期中确定的摩擦系数，使用以下等式E1和E2来计算当前的左侧道路表面摩擦系数和当前的右侧道路表面摩擦系数；
E1：μFL(k)＝wLat_FLμLat+wLong_FLμLong_FL+(1-wLat_FL-wLong_FL)μFL(k-1)
E2：μFR(k)＝wLat_FRμLat+wLong_FRμLong_FR+(1-wLot_FR-wLong_FR)μFR(k-1)
其中，μFL(k)是指当前的左侧道路表面摩擦系数，μFR(k)是指当前的右侧道路表面摩擦系数，μFL(k-1)是指在前一控制周期中确定的左侧道路表面的摩擦系数，μFR(k-1)是指在前一控制周期中确定的右侧道路表面的摩擦系数，wLat_FL是指左侧车轮的横向加权因子，μLat是指基于横向力的道路表面摩擦力系数，wLong_FL是指左侧车轮的纵向加权因子，μLong-FL是指基于纵向力的左侧道路表面摩擦系数，wLat_FR是指右侧车轮的横向加权因子，wLong_FR是指右侧车轮的纵向加权因子，以及μLong-FR是指基于纵向力的右侧道路表面摩擦系数。
14.根据权利要求1所述的用于车辆的集成控制系统，其中，所述前馈制动压力计算单元包括：
极限制动压力计算部分，其配置为使用计算出的左侧道路表面的摩擦系数和右侧道路表面的摩擦系数以及车轮的轮胎法向力来计算极限制动压力，
其中，所述前馈制动压力计算单元配置为基于根据驾驶员的制动踏板操作得到的驾驶员制动压力以及计算出的极限制动压力来计算每个车轮的前馈制动压力。
15.根据权利要求14所述的用于车辆的集成控制系统，其中，所述前馈制动压力计算单元包括：
左侧车轮前馈制动压力计算单元，其包括配置为根据左侧道路表面的摩擦系数和左侧车轮的轮胎法向力来计算左侧车轮的极限制动压力的极限制动压力计算部分，并且根据计算出的左侧车轮的极限制动压力和驾驶员制动压力来计算左侧车轮的前馈制动压力；
右侧车轮前馈制动压力计算单元，其包括配置为根据右侧道路表面的摩擦系数和右侧车轮的轮胎法向力来计算右侧车轮的极限制动压力的极限制动压力计算部分，并且根据计算出的右侧车轮的极限制动压力和驾驶员制动压力来计算右侧车轮的前馈制动压力。
16.根据权利要求15所述的用于车辆的集成控制系统，其中，所述防抱死制动系统制动压力计算单元包括：
左侧车轮防抱死制动系统制动压力计算单元，其配置为根据计算出的左侧车轮的前馈制动压力、左侧车轮的目标滑移率和当前的滑移率来计算左侧车轮的防抱死制动系统制动压力；以及
右侧车轮防抱死制动系统制动压力计算单元，其配置为根据计算出的右侧车轮的前馈制动压力、右侧车轮的目标滑移率和当前的滑移率来计算右侧车轮的防抱死制动系统制动压力。
17.根据权利要求14所述的用于车辆的集成控制系统，其中，当车轮的极限制动压力大于驾驶员制动压力时，将该车轮的前馈制动压力确定为驾驶员制动压力；当车轮的极限制动压力等于或小于驾驶员制动压力时，将该车轮的前馈制动压力确定为极限制动压力。
18.根据权利要求1所述的用于车辆的集成控制系统，其中，所述后轮转向控制量计算单元配置为：
在左侧道路表面的摩擦系数和右侧道路表面的摩擦系数彼此不同的制动情况下，计算由非对称制动压力引起的横摆力矩(ΔMz)；
使用由防抱死制动系统制动压力计算单元计算的每个车轮的防抱死制动系统制动压力、根据计算出的横摆力矩(ΔMz)来计算后轮转向控制量。
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