CN112351922B - 用于确定车轮半径的方法、装置及线控转向系统 - Google Patents

用于确定车轮半径的方法、装置及线控转向系统 Download PDF

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Abstract

一种用于确定机动车辆的车轮半径的方法、装置及线控转向系统。该方法包括：借助于至少一个车轮的车轮速度和指定的车轮半径来计算机动车辆的横摆率，将计算出的横摆率与测量的横摆率进行比较，借助于校正因子来调整在横摆率的计算中输入的至少一个车轮的车轮速度，使得计算出的横摆率等于测量的横摆率；将所述校正因子与在所述横摆率的计算中输入的所述车轮速度相乘以确定校正的车轮速度，和/或将所述校正因子与所述预定义的车轮半径相乘，以确定校正的车轮半径。

Description

用于确定车轮半径的方法、装置及线控转向系统
技术领域
本发明涉及用于确定车轮半径的方法，涉及用于机动车辆的用于确定车轮半径的装置，并且涉及具有这样的装置的线控转向系统。
背景技术
车辆车轮或轮胎的直径、周长和半径对于确定大量的车辆变量是必要的。这些车辆变量包括例如车轮速度、车辆速度、行驶距离、车辆的当前位置或车辆的取向。以上指定的变量又对车辆系统(例如，防抱死制动系统(ABS)、牵引控制系统(ASR)或电子稳定程序(ESP))起决定性作用。
车辆车轮的车轮周长由滚动周长定义，也就是说车轮每转一圈行进的距离。每个车辆车轮的车轮滚动周长不是恒定的并且可以由于例如以下原因而改变：气压波动、车轮的制造公差、温度变化、车轮的磨损或变化。
德国公开专利申请EP 1826530 A1公开了用于确定车轮周长的方法。该解决方案被证明是不利的，因为为了确定车轮周长，首先必须向前直行一定的时间段并且此外还必须转弯。
发明内容
因此，本发明的目的是公开用于确定机动车辆车轮的半径的改进的方法和改进的装置。
通过本发明的用于确定车轮半径的方法和用于机动车辆的确定车轮半径的装置以及具有该装置的线控转向系统来实现该目的。
因此，提供了一种用于确定机动车辆的车轮半径的方法，该方法具有以下步骤：
·借助于至少一个车轮的车轮速度和预定义的车轮半径来计算机动车辆的横摆率，
·将计算出的横摆率与测量的横摆率进行比较，
·借助于校正因子调整在横摆率的计算中输入的至少一个车轮的车轮速度，使得计算出的横摆率等于测量的横摆率，
·将校正因子与在横摆率的计算中输入的车轮速度和/或预定义的车轮半径相乘，以确定校正的车轮速度和/或校正的车轮半径。
该方法允许通过确定相应的校正因子来容易地确定实际车轮半径。
优选地，针对所有四个车轮执行对校正因子的确定。因此针对每个车轮获得单独的校正因子。
在一个优选实施方式中，仅前轮是可转向的。为此，使用下式计算校正因子：
Figure GDA0004017490120000021
并且
Figure GDA0004017490120000022
Figure GDA0004017490120000023
并且
Figure GDA0004017490120000024
其中，
vFL指示左前车轮速度，
vFR指示右前车轮速度，
vRL指示左后车轮速度，
vRR指示右后车轮速度，
δFL指示左前车轮转向角，
δFR指示右前车轮转向角，
l指示轴距，并且
b指示轮距宽度。
在另外的优选实施方式中，针对后轮转向系统的每个单独车轮确定相应的校正因子。为此，使用下式计算校正因子：
Figure GDA0004017490120000025
并且
Figure GDA0004017490120000031
Figure GDA0004017490120000032
并且
Figure GDA0004017490120000033
其中，
δRL指示左后车轮转向角，并且
δRR指示右后车轮转向角。
优选地，在校正因子的计算中输入以下测量值：横摆率和可转向车轮的车轮转向角。
如果仅在测量的横摆率>0.05°/s并且/或者测量的横摆加速度<0.01°/s2的情况下确定校正因子，则是有利的。另外，优选的是，车轮速度>0.2m/s并且/或者车轮加速度<0.1m/s2。
此外，提供了一种装置，该装置被配置成执行上述方法。
另外，提供了一种用于机动车辆的线控转向系统，该线控转向系统具有该装置。还可以设想并且可能的是，该方法可以用于机电机动车辆转向系统。还可以设想并且可能的是，针对机电制动器、电驱动或者在后轮转向系统中实现该方法。
附图说明
下面将参照附图更详细地说明本发明的优选实施方式。在附图中，相同或作用相同的部件由相同的附图标记表示。在附图中：
图1：示出了线控转向系统的示意性图示，
图2：示出了机动车辆的示意性平面图，以及
图3：示出了校正的车轮速度的计算的框图。
具体实施方式
图1示出了线控转向系统1。在转向轴2上安装有旋转角传感器(未示出)，该旋转角传感器获取由转向输入装置3的旋转施加的驾驶员转向角，在该示例中转向输入装置3被实施为方向盘。然而，还可以另外获取转向扭矩。此外，转向轴2上安装有反馈致动器4，所述反馈致动器4用于模拟来自路面60对方向盘3的反作用，并且因此向驾驶员提供关于车辆的转向和驾驶行为的反馈。电动转向致动器5控制转向轮6的位置。转向致动器5通过转向齿条-转向齿轮7(例如带齿齿条-转向齿轮)起作用，其中，带齿齿条8经由具有横拉杆9和其他部件的球形接头(未示出)间接地作用于转向轮6。
图2以平面图示出了机动车辆。两个可转向前轮FL、FR设置在相对于行驶方向的前轴上，可转向前轮FL、FR能够通过车轮转向角δFL、δFR进行枢转。后轴具有两个另外的不可转向车轮RL、RR，不可转向车轮RL、RR能够通过车轮转向角δRL、δRR进行枢转。对每个车轮FL、FR、RL、RR分配车轮速度vFL、vFR、vRL、vRR。轴具有轴距l。车辆具有轮距宽度b。车辆以角速度
Figure GDA0004017490120000043
(所谓的横摆率)绕垂直轴10运动。此处，垂直轴10是穿过车辆重心的垂直轴，在车辆行程的转向运动期间车辆绕垂直轴旋转。测量横摆率
Figure GDA0004017490120000044
车轮速度vFL、vFR、vRL、vRR和车轮转向角δFL、δFR、δRL、δRR并且由此确定车辆车轮的实际校正半径。
图3示出了对机动车辆车轮FL、FR、RL、RR的半径的校正因子kRR、kFR、kRL、kRR的确定。
在对校正因子kRR、kFR、kRL、kRR的确定期间，有效范围优选地由以下条件定义：
·车轮加速度aFL、aFR、aRL、aRR<0.1m/s2
·车轮速度vFL、vFR、vRL、vRR>0.2m/s
·横摆率
Figure GDA0004017490120000041
·横摆加速度
Figure GDA0004017490120000042
车辆必须以相对高的横摆率和相对低的速度运动，从而使得保持小的侧滑角。式中的变量具有以下含义：
vFL指示左前车轮速度，
vFR指示右前车轮速度，
vRL指示左后车轮速度，
vRR指示右后车轮速度，
δFL指示左前车轮转向角，
δFR指示右前车轮转向角，
δRL指示左后车轮转向角，
δRR指示右后车轮转向角，
l指示轴距，
b指示轮距宽度，
kFL指示左前校正因子，
kFR指示右前校正因子，
kRL指示左后校正因子，
kRR指示右后校正因子，
Figure GDA0004017490120000052
指示测量的横摆率，
Figure GDA0004017490120000053
指示计算出的横摆率，
ω指示车轮转速，
rFL指示左前车轮半径，
rFR指示右前车轮半径，
rRL指示左后车轮半径，并且
rRR指示右后车轮半径。
可以通过考虑刚体动力学，利用定义的车轮半径根据任何车轮速度来计算机动车辆绕垂直轴的横摆率。
在第一步骤11中，使用车轮转速ω和固定车轮半径值r来计算车轮速度。
根据以下来获得可转向前轮的速度
Figure GDA0004017490120000051
在第二步骤12中，可以通过以各种方式利用固定车轮半径值求解矢量式来计算机动车辆的横摆率：
Figure GDA0004017490120000061
Figure GDA0004017490120000062
Figure GDA0004017490120000063
Figure GDA0004017490120000064
Figure GDA0004017490120000065
Figure GDA0004017490120000066
除了计算出的车轮速度之外，为此还使用测量的两个前轮的车轮转向角δFL、δFR。
在随后的步骤13中，将计算出的横摆率值
Figure GDA00040174901200000611
与测量的横摆率值进行比较。在另一步骤14中，通过乘以校正因子来校正计算出的车轮速度，使得根据车轮速度计算出的横摆率等于测量的横摆率。由于车轮速度是已知的，因此校正因子校正车轮半径。
因此，根据以下来获得用于四个车轮的校正因子：
Figure GDA0004017490120000067
其中
Figure GDA0004017490120000068
Figure GDA0004017490120000069
其中
Figure GDA00040174901200000610
在后轮转向系统中，使用下式计算每个单独车轮的各自的校正因子：
Figure GDA0004017490120000071
并且
Figure GDA0004017490120000072
Figure GDA0004017490120000073
并且
Figure GDA0004017490120000074
其中
δRL指示左后车轮转向角，并且
δRR指示右后车轮转向角。
校正的车轮速度vFL,corr、vFR,cor、vRL,corr、vRR,corr随后被输入到车辆运动动力学控制系统15中。还可以通过乘以相应的校正因子来计算校正的车轮半径并且使用校正的车轮半径确定另外重要的车辆变量，然后，车辆变量又可以被输入到驾驶辅助系统中。

Claims (11)

1.一种用于确定机动车辆的车轮半径的方法，其特征在于，提供以下步骤：
·借助于至少一个车轮(FL,FR,RL,RR)的车轮速度(vFL,vFR,vRL,vRR)来计算所述机动车辆的横摆率
Figure FDA0003959425290000011
所述车轮速度借助于预定义的车轮半径(r)来确定，
·将计算出的横摆率
Figure FDA0003959425290000012
与测量的横摆率
Figure FDA0003959425290000013
进行比较，
·借助于校正因子(kRR,kFR,kRL,kRR)来调整在所述横摆率的计算中输入的所述至少一个车轮(FL、FR、RL、RR)的车轮速度(vFL,vFR,vRL,vRR)，使得所述计算出的横摆率
Figure FDA0003959425290000014
等于所述测量的横摆率
Figure FDA0003959425290000015
·将所述校正因子(kRR,kFR,kRL,kRR)与在所述横摆率的计算中输入的所述车轮速度(vFL,vFR,vRL,vRR)相乘以确定校正的车轮速度(vFL,corr,vFR,cor,vRL,corr,vRR,corr)，和/或，将所述校正因子(kRR,kFR,kRL,kRR)与所述预定义的车轮半径(r)相乘，以确定校正的车轮半径；
在所述校正因子(kRR,kFR,kRL,kRR)的计算中输入以下测量值：所述测量的横摆率
Figure FDA0003959425290000016
和能够转向的车轮的车轮转向角(δL,δR)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所有四个车轮(FL,FR,RL,RR)执行对所述校正因子(kRR,kFR,kRL,kRR)的确定。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，前轮(FL,FR)能够转向。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使用下式计算所述校正因子(kRR,kFR,kRL,kRR)：
Figure FDA0003959425290000017
并且
Figure FDA0003959425290000018
Figure FDA0003959425290000019
并且
Figure FDA00039594252900000110
其中，
vFL指示左前车轮速度，
vFR指示右前车轮速度，
vRL指示左后车轮速度，
vRR指示右后车轮速度，
δFL指示左前车轮转向角，
δFR指示右前车轮转向角，
l指示轴距，并且
b指示轮距宽度。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使用下式计算所述校正因子(kRR,kFR,kRL,kRR)：
Figure FDA0003959425290000021
并且
Figure FDA0003959425290000022
Figure FDA0003959425290000023
并且
Figure FDA0003959425290000024
其中，
δRL指示左后车轮转向角，并且
δRR指示右后车轮转向角。
6.根据前述权利要求1-2中的一项所述的方法，其特征在于，仅在所述测量的横摆率
Figure FDA0003959425290000025
的情况下确定所述校正因子(kRR,kFR,kRL,kRR)。
7.根据前述权利要求1-2中的一项所述的方法，其特征在于，仅在测量的横摆加速度
Figure FDA0003959425290000026
的情况下确定所述校正因子(kRR,kFR,kRL,kRR)。
8.根据前述权利要求1-2中的一项所述的方法，其特征在于，仅在所述车轮速度(vFL,vFR,vRL,vRR)>0.2m/s的情况下确定所述校正因子(kRR,kFR,kRL,kRR)。
9.根据前述权利要求1-2中的一项所述的方法，其特征在于，仅在车轮加速度(aFL,aFR,aRL,aRR)<0.1m/s2情况下确定所述校正因子(kRR,kFR,kRL,kRR)。
10.一种用于机动车辆的用于确定车轮半径的装置，所述装置被配置成执行根据前述权利要求1至9中的一项所述的方法。
11.一种用于机动车辆的线控转向系统，所述线控转向系统具有根据权利要求10所述的装置。
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