CN111587194A - 低摩擦系数斜坡上的静止管理横摆减轻 - Google Patents

Abstract

一种车辆的利用电子控制单元的稳定性控制系统，该电子控制单元在每个车轮制动器均被EBCM致动并且车轮速度为零的情况下检测横摆状况。电子控制单元包括电子制动控制模块，该电子制动控制模块控制在倾斜表面上对车辆制动器的致动和解除致动。当在倾斜表面上所有车辆制动器均被致动且每个车轮速度均为零时，识别横摆状况。电子控制单元识别哪个坡上车轮正在主导该横摆的方向并识别相对车桥上的与所识别出的坡上车轮成对角的车轮。电子控制单元与电子制动控制模块协作对所识别出的坡上车轮和对角车轮的车辆制动器解除致动，以增大所识别出的相对角的车轮的侧向摩擦，从而减小该车辆的进一步横摆。

Description

低摩擦系数斜坡上的静止管理横摆减轻

背景技术

本发明总体上涉及稳定性控制系统，这些系统利用电子制动控制制动压力截留来在车辆的静止管理期间提供稳定性控制，包括但不限于坡道起步辅助、停止条件下的自动或自适应巡航控制保持、自动车辆保持、爬行模式。

现在，许多车辆控制都包括电子稳定性控制，这些电子稳定性控制用于特别是在以相应的操作模式(如，坡道起步辅助、爬行模式、自动车辆保持等)进行操作时维持车辆的稳定性。这些控制(诸如坡道起步辅助功能)包括制动压力截留，这是常用于实施坡道起步控制的技术。例如，在坡道起步操作中，车辆制动器抱死——即，车轮制动器被接合并且车轮具有零速度——在这种情况下，车辆会暂时停在斜坡上(诸如停在斜坡上的停车标志、停车灯处)或随车流停止。

然而，在坡道起步操作的加速开始之前，在所有车辆制动器均被致动以防止车辆在下坡方向上倒溜移动的情况下，如果倾斜表面的摩擦系数较低(在这种情况下，道路与轮胎之间的摩擦无法将车辆保持处于静止位置)，则车辆可能会在所有车轮均抱死的情况下开始在倾斜表面上滑移。车辆向后滑移和侧向横摆可能导致驾驶员快速且猛力地加大发动机油门，这可能会因施加过多的发动机转矩而进一步导致稳定性问题，从而导致在低摩擦系数表面上发生车轮滑移。

在爬行模式下也可能呈现出相同的问题，在这种模式下，当驾驶员将其脚离开加速器时，会自动地施加制动。在某些实例中，取决于脚或自主驾驶系统离开加速器多长时间，系统可以施加足够长时间的制动，使得制动器抱死并且车辆不移动。在这些状况下，如果车辆正在斜坡上行驶(上坡和下坡)，并且如果存在低摩擦系数表面，则在车辆制动器抱死时，车辆可能会开始横摆和滑移。

发明内容

本发明的优点在于，在车辆短暂地处于静止同时车辆制动器被致动时检测到车辆横摆状况，之后对少于所有的车轮制动器解除致动以减少车辆横摆。该技术确定车辆横摆的方向，并且识别主导横摆的坡上车轮。对主导横摆的坡上车轮和与所识别出的坡上车轮成对角的车轮解除致动，同时保持致动其他车轮。被解除致动车轮增大了轮胎与路面之间的侧向摩擦力，从而减少了横摆状况。通过仅对四个车辆制动器中的两个制动器解除致动，该系统维持大约一半的纵向制动力，以相对于释放所有制动致动器的情况，减小车辆在与驾驶员的意图行驶方向相反的方向上行驶时具有的加速度和速度的量。与所有四个制动致动器都被释放的情况相比，这还降低了发动机失速事件的可能性，并且向车辆驾驶员提供了系统没有突然放弃驾驶员的更安全的感觉。

本发明设想了一种车辆的利用电子控制单元的稳定性控制系统，该电子控制单元在每个车轮制动器均被致动并且车轮速度为零的情况下检测横摆状况。该稳定性控制系统减少了横摆状况。多个车轮速度传感器测量车辆车轮速度中的每个车辆车轮速度。横摆传感器确定横摆状况。电子控制单元包括电子制动控制模块。所述电子制动控制模块控制在倾斜表面上对车辆制动器的致动和解除致动。在倾斜表面上的停止操作期间，在每个车轮制动器均被致动以维持零车轮速度时，响应于横摆传感器数据而确定横摆状况。电子控制单元识别哪个坡上车轮正在主导该横摆的方向并识别相对车桥上的与所识别出的坡上车轮成对角的车轮。电子控制单元与电子制动控制模块协作对所识别出的坡上车轮和相应的对角车轮的车辆制动器解除致动，以增大所识别出的对角车轮的侧向摩擦或横向抓地力，从而减少该车辆的进一步横摆。

本发明设想了一种在坡道起步辅助操作期间维持车辆稳定性的方法。该车辆包括利用电子制动控制模块的坡道起步辅助功能，该坡道起步辅助功能辅助车辆从静止状态转变为推动车辆在倾斜表面上上升，同时使在驾驶员或自主驾驶系统释放制动器之后车辆的倒溜最小化。在坡道起步辅助操作期间，所有车辆制动器均被致动。使用车轮速度传感器来测量多个车轮中的每个车轮的车轮速度。在车轮速度传感器指示零车轮速度的情况下，通过横摆传感器来确定车辆的横摆状况。电子稳定性控制单元识别哪个坡上车轮正在主导所述横摆的方向并识别相对车桥上的与所识别出的坡上车轮成对角的车轮。协作地使用所述电子稳定性控制单元与所述电子制动控制模块，来对所识别出的坡上车轮和所述相对车桥上的所识别出的对角车轮的车辆制动器解除致动，以增大所识别出的车轮的侧向摩擦或横向抓地力，从而减少所述车辆的进一步横摆。

当根据附图阅读时，根据本发明和优选实施例的以下详细描述，本发明的其他优点对于本领域技术人员将变得显而易见。

附图说明

图1是具有借助于电子制动控制模块的稳定性控制系统的车辆的示意图。

图2展示了在逆时针方向上横摆的车辆。

图3展示了在顺时针方向上横摆的车辆。

图4展示了静止横摆减轻技术的方法的流程图。

具体实施方式

现在参考附图，图1示出了具有根据本发明的用于稳定性控制的稳定性控制系统的车辆10。稳定性控制系统可以适合地用在地面车辆上，诸如具有四个车轮并且每个车轮一个制动器的机动车辆。

该车辆配备有多个车辆车轮LF、RF、LR和RR以及用于对相关联的车轮进行制动的多个制动致动器12、14、16和18。多个制动致动器12至18由包括电子制动控制模块(EBCM)21的电子稳定性控制单元(ESC)20控制。EBCM 21或类似模块是监测和控制电子制动功能的设备。制动致动器12至18不限于任何特定的制动布置，例如，对角线划分布置或前/后划分布置。

ESC 20接收来自各种传感器的输入，这些传感器包括但不限于车轮速度传感器22、24、26和28、横摆传感器32以及确定车辆10所处的表面的倾斜度的传感器34。ESC 20监测每个车轮的速度，并且基于速度和检测到的车轮滑移状况，由EBCM 21在对车辆制动器的致动中应用制动策略、防抱死制动策略或牵引力控制策略。

横摆传感器32是陀螺仪设备，其测量车辆绕其竖直轴线的角速度。车辆的车头方向与车辆实际移动方向之间的角度称为滑移角度，该角度与横摆速率有关。

传感器34计算或测量所行驶的表面相对于人工水平地平线的坡度的角度(度)。坡度也可以称为路面的角度、倾角、梯度、倾度或水平。倾斜度典型地是由“度”或“百分比”标识的度量。

尽管本文描述的实施例涉及坡道起步辅助技术，但是应当理解，本文描述的系统和方法可以应用于其他在倾斜表面上车辆制动器抱死并且车辆在车辆制动器抱死(即，车轮制动器被应用并且车轮具有零速度)的情况下开始横摆时的系统操作，包括但不限于停止条件下的自动巡航控制保持、自动车辆保持和爬行模式。

坡道起步辅助技术进一步包括坡道起步辅助技术或其他类似技术，这些技术利用诸如ESC 20等电子控制单元连同上述模块、部件和传感器来辅助将车辆从静止状态转变为推动车辆在倾斜表面上上升而不会经历倒溜。在驾驶员已经手动释放了制动脚踏板36或自主驾驶系统已经释放了制动器之后，坡道起步辅助操作将车辆制动器12至18维持在致动位置达较短的持续时间。这防止了车辆10在驾驶员将驾驶员的脚从制动脚踏板36上移开的时刻到驾驶员踩下加速踏板38来增大油门以在发动机39中生成转矩从而推动车辆10上坡的时刻期间发生向后溜滚。如本文所使用的，“驾驶员”包括提供油门和制动命令的任何自动化系统，例如，自主驾驶系统。在这样的条件下，制动致动器12至18被维持在致动状态，直到在释放制动踏板之后经过了预定时间或者在存在一组条件(例如，发动机已经生成了假定足以开始推动车辆上坡的量的发动机转矩或推进转矩)之后为止。

当制动致动器12至18处于致动位置并且车辆10在倾斜斜坡上处于静止位置时，如果路面的摩擦系数较低(例如，松土、碎石、雪或冰)，则当车辆车轮不在旋转时，车辆可能会具有在倾斜表面上向下滑移的趋势。在这样的条件下，车轮速度传感器22至28指示车辆车轮的转速为零，而横摆传感器32将指示车辆的横摆。ESC 20将接收这些相应的输入，并且确定车辆正在坡道上向下滑移而且相对于期望的行驶方向侧向旋转。虽然一种选择可以是对所有制动器解除致动，以允许车辆轮胎重新获得对路面的横向抓地力(即，增加侧向摩擦力)，从而从不稳定状况中恢复过来，但是这种操作可能会导致快速地倒溜(取决于斜坡的角度)，并且由于对所有制动的快速释放，驾驶员可能会输入较大的油门，这会导致车轮速度的剧增，从而可能进一步导致车轮滑移以及驾驶员或乘客的不适感。如本文所使用的，“倒溜”包括在斜坡上与驾驶员的挡位选择所指示的驾驶员的意图方向相反的任何溜滚移动。

与对所有四个车辆制动致动器12至18解除致动相比，本文描述的实施例对少于全部四个制动致动器12至18解除致动。例如，响应于由于车辆10的滑移而从横摆传感器32接收到的横摆数据来确定横摆状况。横摆状况可能是道路不平坦、倾斜表面上的摩擦系数条件不同、或由于车辆质量、乘客或拖运内容而导致的车辆的负载不均匀的结果。

响应于在致动所有车辆制动致动器12至18时检测到横摆状况，ESC 20与EBCM 21协作对两个车轮的制动致动器中的两个制动致动器解除致动，并维持对相对的车轮的另外两个制动致动器的致动。如前所述，车辆将基于非对称摩擦系数表面、车辆的重量或相对于斜坡(例如，行驶越过斜坡)的初始取向而在相应的方向上横摆。这可能导致顺时针方向上的横摆或逆时针方向上的横摆。取决于横摆的方向，坡上车轮中主导横摆的那个坡上车轮将相对于同一车桥上的另一个车轮变得更靠近坡道的底部。被识别为主导横摆的车轮的坡上车轮的制动致动器将被解除致动。另外，与该坡上车轮成对角的车轮的制动致动器也被解除致动。当车辆制动器处于致动位置时，将基本上没有附加的侧向摩擦力作用在这些车轮的轮胎上。然而，通过对所识别出的车轮上的制动器解除致动，这些相应的车轮被允许旋转，并且这些相应的车轮的侧向摩擦力增大。随着侧向摩擦力的增大，车辆能够重新获得横向抓地力。仍然致动与被解除致动车轮相对的车轮，并且这些车轮的侧向摩擦力增大的可能性很低。结果是，通过增大主导坡上车轮的横向抓地力并允许同一车桥上的车轮滑移来生成用于校正初始横摆状况的相反横摆。结果是，维持了对与所识别出的车轮相对(即，与坡上轮胎和对角的坡下轮胎相对)的车轮上的制动器的致动，以辅助克服横摆状况并维持大约一半的纵向制动力，从而相对于所有制动致动器都被释放的情况减小车辆在向后(即，与驾驶员的意图行驶方向相反)行驶时具有的加速度和速度的量。与所有四个制动致动器都被释放的情况相比，这还降低了发动机失速事件的可能性，并且向车辆驾驶员提供了系统没有突然放弃驾驶员的更安全的感觉。

图2展示了在逆时针方向上横摆的车辆。当车辆在所有车辆制动致动器均接合的情况下开始滑移时，系统会基于由横摆传感器供应的数据来确定车辆的横摆方向。响应于确定车辆正在向左(即，逆时针方向)横摆，由于逆时针方向上的横摆，确定LF车轮正在主导横摆，而不是RF车轮。对LF车轮上的车辆制动致动器解除致动，因为该车轮是在横摆方向上的主导坡上车轮。另外，对与LF车轮成对角的坡下车轮的制动致动器(即，RR车轮的制动致动器)解除致动。通过对LF车轮和RR车轮的制动致动器解除致动并允许这些轮胎旋转，由于增加了作用在这些车轮上的侧向摩擦力，这为LF车轮和RR车轮的轮胎提供了重新获得横向抓地力的机会。尽管LF车轮和RR车轮的横向抓地力能够获得横向牵引力，从而减少这些车轮的滑移，但相对的车轮RF和LR不会有附加的侧向摩擦力并且能够滑移。在有横向抓地力的LF车轮和RR车轮与能够滑移的相对的车轮RF和LR之间会产生力矩，在这种情况下，会产生相反横摆，从而重新获得车辆稳定性。另外，与完全制动下滑相比，对仅一半的制动致动器的解除致动降低了车辆的下坡加速度和速度，这对驾驶员而言不那么令人心惊，并且有助于抵抗横摆，而且与完全制动下滑相比，使驾驶员能够施加较慢且较低的油门输入来重新获得车辆的上坡移动。

图3展示了在顺时针方向上横摆的车辆。响应于确定车辆正在向右横摆，由于顺时针方向上的横摆，确定RF车轮正在主导横摆，而不是LF车轮。对RF车轮上的车辆制动致动器解除致动，因为该车轮是在横摆方向上的主导坡上车轮。另外，对与RF车轮成对角的车轮的制动致动器(即，LR车轮的制动致动器)解除致动。在有横向抓地力的RF车轮和LR车轮与能够滑移的相对的车轮LF和RR之间会产生力矩，在这种情况下，会产生相反横摆，从而重新获得车辆稳定性。通过对RF车轮和LR车轮的制动致动器解除致动并允许这些轮胎旋转，由于增加了作用在这些车轮上的侧向摩擦力，这提供了允许RF车轮和LR车轮的轮胎重新获得横向抓地力的机会。结果是，与完全制动下滑相比，对角制动致动器下滑降低了车辆的向后加速度和速度，并且允许驾驶员推动车辆上坡。与图2中描述的状况类似，与完全制动下滑相比，对仅一半的制动致动器的解除致动降低了车辆的向后加速度和速度，这对驾驶员而言不那么令人心惊，并且有助于抵抗横摆，而且与完全制动下滑相比，使驾驶员能够施加较慢且较低的油门输入来重新获得车辆的上坡移动。

图4展示了静止横摆减轻技术的流程图。在框40中，确定传动装置是否接合在传动挡位中。对于自动传动装置，传动挡位可以是前进挡位(例如F)，也可以是倒退挡位(例如R)。对于手动传动装置，传动挡位可以是R、1、2、3等。在传动装置处于驻车挡或空挡的情况下，程序继续进行到步骤41；否则，程序将继续检查传动装置是否处于驻车挡或空挡。

在框41中，确定是否所有车辆制动致动器都被致动并且车轮速度是否全部为零。如果该条件成立，则程序继续进行到步骤42；否则，程序返回到步骤40。

在框42中，确定车辆是否处于倾斜表面上。来自车轮速度传感器和其他传感器的数据可以提供进行该评估所需的数据。如果车辆处于斜坡上，则程序继续进行到步骤43；否则，程序返回到步骤40。

在框43中，确定车辆是否正在横摆、制动致动器是否被致动、以及车轮速度传感器是否感测到所有车轮都无旋转。如果在车轮速度传感器感测到所有车轮都无旋转的情况下车辆表现出横摆，则该横摆指示车辆正在向后滑移同时在斜坡上向下侧向旋转，并且程序继续进行到步骤44；否则，程序继续进行到步骤40。

在框44中，确定横摆的方向。

在框45中，识别通过横摆的方向确定的坡上车轮，并且选择与所识别出的坡上车轮成对角的坡下车轮，以对其制动器解除致动。

在框46中，将所识别出的坡上车轮和坡下车轮的制动致动器从其致动状态释放。维持每个车桥上相对的车轮上的制动致动器，以防止车轮旋转并维持起抵抗坡道的重力分量的作用的纵向制动力。对角车轮制动致动器的释放允许车辆重新获得这两个车轮上的横向抓地力，从而减少车辆的横摆。同时，维持相对的制动器有助于降低车辆下坡的速度和加速度，与在滑移状况期间释放所有车轮的制动致动器相比，这对车辆驾驶员而言不那么令人心惊。

应当理解，该技术和系统也可以用在斜坡上向下行驶的车辆上。在这样的情况下，基于哪个后车轮正在主导横摆的方向，后车桥上的车轮之一将是识别出的坡上车轮。识别在坡下车桥上的与该坡上车轮成对角的车轮，并且将对这些相应的车轮解除致动，以增大侧向摩擦力并减少车辆的横摆。

已经在本发明的各种实施例中描述了其原理和操作模式。然而，应该注意，可以在不脱离本发明的范围的情况下，以与具体展示和描述的方式不同的其他方式实践本发明。

Claims (18)

1.一种车辆的利用电子控制单元的稳定性控制系统，所述电子控制单元在每个车轮制动器均被致动并且车轮速度为零的情况下检测横摆状况，所述电子控制单元减小所述横摆状况，所述稳定性控制系统包括：

多个车轮速度传感器，所述多个车轮速度传感器测量车辆车轮速度中的每个车辆车轮速度；

横摆传感器，所述横摆传感器感测横摆状况；

电子控制单元，所述电子控制单元包括电子制动控制模块，所述电子制动控制模块控制在倾斜表面上对车辆制动器的致动和解除致动，其中，在所述倾斜表面上的停止操作期间，在每个车轮制动器均被致动以维持零车轮速度时，响应于横摆传感器数据而确定横摆状况，其中，所述电子控制单元识别哪个坡上车轮正在主导所述横摆的方向并识别相对车桥上的与所识别出的坡上车轮成对角的车轮，并且其中，所述电子控制单元与所述电子制动控制模块协作对所识别出的坡上车轮和对角车轮的车辆制动器解除致动，以增大所识别出的对角车轮的侧向摩擦，从而减小所述车辆的进一步横摆。

2.如权利要求1所述的稳定性控制系统，其中，在所述横摆状况的校正期间，与所识别出的被解除致动车轮相对的各个车轮的车辆制动器均被维持在被致动制动状态。

3.如权利要求2所述的稳定性控制系统，其中，响应于所述电子稳定性控制单元确定在顺时针方向上的所述横摆状况，所述电子稳定性控制单元将右坡上车轮识别为主导所述横摆的方向的相应的车轮，其中，所述电子制动控制模块对所述右坡上车轮的致动器和相对车桥上的左车轮的制动器解除致动，同时维持对左坡上车轮的制动器和相对车桥上的右车轮的制动器的致动，并且其中，由于所述解除致动而增大了所述右坡上车轮和所述相对车桥上的左车轮的侧向摩擦力，从而减小了所述车辆的进一步横摆。

4.如权利要求2所述的稳定性控制系统，其中，所述电子稳定性控制单元确定在逆时针方向上的横摆状况，所述电子稳定性控制单元将左坡上车轮识别为主导所述横摆的方向的相应的车轮，其中，所述电子制动控制模块对所述左坡上车轮和相对车桥上的右车轮解除致动，同时维持对右坡上车轮的车轮制动器和相对车桥上的左车轮的车轮制动器的致动，并且其中，由于所述解除致动而增大了所述左坡上车轮和所述相对车桥上的右车轮的侧向摩擦力，从而减小了所述车辆的进一步横摆。

5.如权利要求2所述的稳定性控制系统，进一步包括确定所述车辆相对于水平面的坡度，其中，与所述车辆或路面的坡度有关的数据被提供给所述电子稳定性控制单元，以用于确定所述车辆处于倾斜表面上。

6.如权利要求1所述的稳定性控制系统，其中，在坡道起步辅助操作期间，在所述车轮都抱死的情况下，所述电子控制单元控制横摆。

7.如权利要求1所述的稳定性控制系统，其中，在爬行模式操作期间，在所述车轮都抱死的情况下，所述电子控制单元控制横摆。

8.如权利要求1所述的稳定性控制系统，其中，在自动车辆保持操作期间，在所述车轮都抱死的情况下，所述电子控制单元控制横摆。

9.如权利要求1所述的稳定性控制系统，其中，在自动巡航控制操作期间，在所述车轮都抱死的情况下，所述电子控制单元控制横摆。

10.一种在倾斜表面上维持车辆稳定性的方法，所述车辆包括电子控制单元，所述电子控制单元在每个车轮制动器均被致动并且车轮速度为零的情况下检测横摆状况，所述电子控制单元减小所述横摆状况，所述方法包括以下步骤：

在坡道起步辅助操作期间致动所有车辆制动器；

使用车轮速度传感器来测量多个车轮中的每个车轮的车轮速度；

当所述车轮速度传感器指示零车轮速度时，由横摆传感器感测所述车辆的横摆状况；

由电子稳定性控制单元识别哪个坡上车轮正在主导所述横摆的方向并识别相对车桥上的与所识别出的坡上车轮成对角的车轮；

协作使用所述电子稳定性控制单元与所述电子制动控制模块，来对所识别出的坡上车轮和所述相对车桥上的所识别出的车轮的车辆制动器解除致动，以增大所识别出的车轮的侧向摩擦，从而减小所述车辆的进一步横摆。

11.如权利要求10所述的方法，其中，在所述横摆状况的校正期间，与所识别出的被解除致动车轮相对的各个车轮的车辆制动器均被维持在被致动制动状态。

12.如权利要求11所述的方法，其中，由所述电子稳定性控制单元确定顺时针方向上的横摆状况，其中，右坡上车轮被识别为主导所述横摆的方向的相应的车轮，其中，对所述右坡上车轮的制动器和相对车桥上的左车轮的制动器解除致动，同时保持致动左坡上车轮的制动器和相对车桥上的右车轮的制动器，并且其中，由于所述解除致动而增大了所述右坡上车轮和所述相对车桥上的左车轮的侧向摩擦力，从而减小了所述车辆的进一步横摆。

13.如权利要求11所述的方法，其中，由所述电子稳定性控制单元确定逆时针方向上的横摆状况，其中，左坡上车轮被识别为主导所述横摆的方向的相应的车轮，其中，对所述左坡上车轮的制动器和相对车桥上的右车轮的制动器解除致动，同时保持致动右坡上车轮的制动器和相对车桥上的左车轮的制动器，并且其中，由于所述解除致动而增大了所述左坡上车轮和所述相对车桥上的右车轮的侧向摩擦力，从而减小了所述车辆的进一步横摆。

14.如权利要求13所述的方法，进一步包括确定所述车辆相对于水平面的坡度的步骤，其中，与所述车辆的坡度有关的数据被提供给所述电子稳定性控制单元，以用于确定所述车辆处于倾斜表面上。

15.如权利要求10所述的方法，其中，在坡道起步辅助操作期间，在所述车轮都抱死的情况下，通过电子控制单元来控制所述横摆。

16.如权利要求10所述的方法，其中，在爬行模式操作期间，在所述车轮都抱死的情况下，通过电子控制单元来控制所述横摆。

17.如权利要求10所述的方法，其中，在自动车辆保持操作期间，在所述车轮都抱死的情况下，通过电子控制单元来控制所述横摆。

18.如权利要求10所述的方法，其中，在自动巡航控制操作期间，在所述车轮都抱死的情况下，通过电子控制单元来控制所述横摆。

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