CN117622105A - 用于车辆的控制方法、控制装置、控制器及制动调节系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供用于车辆的控制方法，包括响应于第一信号，获取车辆行驶数据；在根据所述行驶数据确定车辆行驶状况满足预设条件时，产生并输出用于控制至少一个车轮轮速的控制信号，以将所述至少一个车轮的目标参考速度调整为低于参考车速；其中，所述目标速度设置为使得所述至少一个车轮的运行在期望滑移率区间。

Description

用于车辆的控制方法、控制装置、控制器及制动调节系统

技术领域

本申请涉及车辆控制技术，更为具体地，涉及与防抱死制动控制有关的技术。

背景技术

制动过程中，车辆滑移率通常都较难达到最佳滑移率，尤其是在低附着路面，有必要对此做出改进。

发明内容

本申请提供的用于车辆的控制方法，包括：响应于第一信号，获取车辆行驶数据；在根据所述行驶数据确定车辆行驶状况满足预设条件时，产生并输出用于控制至少一个车轮轮速的控制信号，以将所述至少一个车轮的目标参考速度调整为低于参考车速；其中，所述目标速度设置为使得所述至少一个车轮的运行在期望滑移率区间。

所提供的方法中，示例地，所述第一信号包括：车辆的初级制动信号；或防抱死制动控制被触发的信号。

所提供的方法中，示例地，所述根据所述行驶数据确定车辆行驶状况满足预设条件，包括以下任意一种或其结合包括：由所述车辆行驶数据中的横摆参数确定车辆横摆稳定；和/或由所述车辆行驶数据中的转向信息确定车辆直行。

所提供的方法中，示例地，所述方法还包括：在产生并输出用于控制至少一个车轮轮速的控制信号之前，还包括：确定所述车辆行驶的路面为低附着路面；或所述车辆的减速度的变化率小于期望变化率。

所提供的方法中，示例地，还包括：在车辆档位信息表明车辆为前进档时，使所述车辆前轴参考速度小于车辆参考车速而所述后轴参考速度等于车辆参考车速。

本申请还提供的用于车辆的控制装置，所述控制装置包括：通信接口，配置为与车辆的相关部件通信，并配置为响应于第一信号，从所述其它相关部件获取车辆行驶数据；控制器，配置为在根据所述行驶数据确定车辆行驶状况满足预设条件时，产生并输出用于控制至少一个车轮轮速的控制信号，以将所述至少一个车轮的目标参考速度调整为低于参考车速；其中，所述目标参考速度设置为使得所述至少一个车轮的运行在期望滑移率区间。

所提供的控制装置中，示例地，所述第一信号包括车辆的初级制动信号；或防抱死制动控制被触发的信号。

所提供的控制装置中，示例地，所述根据所述行驶数据确定车辆行驶状况满足预设条件，包括以下任意一种或其结合：由所述车辆行驶数据中的横摆参数确定车辆横摆稳定；由所述车辆行驶数据中的转向信息确定车辆直行。

所提供的控制装置中，示例地，所述控制器设置为在根据所述车辆行驶数据确定车辆向前直行时，产生并输出用于控制车辆前轴轮速的控制信号，以将所述前轴目标参考速度调整为低于参考车速。

所提供的控制装置中，示例地，所述控制器还配置为在产生并输出用于控制至少一个车轮轮速的控制信号之前，还包括：确定所述车辆行驶的路面为低附着路面；和/或,所述车辆的减速度的变化率小于期望变化率。

还提供用于滑移控制的控制器，所述控制器包括存储器，用于存储指令；处理器，配置为执行所述指令，并在执行所述指令的过程中实现在此描述的方法中的任意一种。

还提供一种制动调节系统，其包括在此描述的任意一种控制装置、或配置为能执行在此描述的方法中的任意一种。示例地，该制动调节系统为车辆防抱死系统、车辆防滑系统、车辆电子稳定程序的任意一种。

还提供车辆，该车辆包括在此描述的任意一种控制装置、或配置为能执行在此描述的方法中的任意一种，或包括在此描述的制动调节系统。

附图说明

下文将结合附图详细说明本申请的实施方式，以使本申请可被更充分地理解，其中：

图1示意了不同附着系数的路面中滑移率与附着系数之间的关系；

图2示意了根据本申请示例的用于车辆的控制方法的流程图；

图3是根据本申请一个具体示例的用于车辆的控制方法的流程图；

图4是根据本申请示例的用于车辆的控制装置3的结构示意图；

图5是结合图3描述的例子中，前轴的目标参考速度被设置为小于参考车速后，车辆轮速的示意；

图6是未执行根据本申请示例的用于滑移控制的方法或未采用根据本申请示例的控制装置的车辆，其在低附着路面直行时的滑移率的变化情况；

图7是图6中的车辆在执行根据本申请示例的用于滑移控制的方法或采用根据本申请示例的控制装置后在低附着路面直行时的滑移率的变化情况。

具体实施方式

为帮助本领域的技术人员确切地理解本申请要求保护的主题，下文将结合附图详细描述本申请的具体实施方式。

路面附着系数指的是车辆轮胎与路面之间的摩擦系数，可用于描述车辆在特定路面和环境条件下的制动、加速和转向性能。路面附着系数的大小与路面的材质、干湿程度、温度、轮胎状况等因素有关，不同的路面条件和环境会对路面附着系数产生不同的影响。在诸如车辆防抱死制动系统(Anti-lock Braking System，ABS)的制动调节系统中，获取路面附着系数的目的是为了根据实时的路面情况，对车辆的制动力进行精确控制，避免车轮抱死。

滑移率是指车轮运动中滑动成分所占的比例，滑移率过大，表明车轮在运动中滑动成分所占比例较大，此时车轮可能会发生滑动过度，导致车辆的制动能力降低，容易发生车轮抱死现象，使得车辆出现侧滑、打滑等失稳情况。车轮滑移率过小，表明车轮在运动中滑动成分所占比例较小，此时，车轮几乎没有滑动，车轮无法提供足够的制动力减速，导致制动效果下降。所以，将车轮滑移率控制在正常范围内确保车辆安全、稳定行驶的重要因素。作为示例，滑移率可按照如下公式(1)计算：

S＝(V-U)/V(1)

其中，S表示滑移率，V表示车速，U表示车轮速度(简称轮速)。

轮速U可由设置在各车轮上的轮速传感器获得。车速V根据轮速计算，所计算出来的车速在本申请中也称为参考车速。

通常而言，诸如车辆防抱死制动系统的制动调节系统，借助轮速传感器检测车轮滑移情况，在车轮滑移率过高时，暂时减小施加到车轮制动器的制动力。在本申请的例子中，可根据施加到车轮的制动力以及车辆的减速度，确定车辆行驶路面的附着系数。在一些情况下，车辆的诸如整车控制器或例如制动系统的控制器等已确定了路面附着系数，则本申请可直接获取已确定的路面附着系数。在另外一些情况下，可根据车辆横向加速度和纵向加速度通过公式(2)计算路面附着系数：

其中，μ为路面附着系数，α_x为横向加速度，α_y为纵向加速度，ɡ为重力加速度。横向指的是与车辆行驶方向垂直的方向，纵向指的是车辆行驶方向。

按照本申请的示例，路面附着系数与滑移率之间的关系可预先确定，且针对每种附着路面，可预先标出期望滑移率。图1示意了路面附着系数与滑移率的关系，其中，横轴表示滑移率，纵轴表示路面附着系数。曲线20是高附着路面上的附着系数与滑移率的关系曲线，曲线22是中附着路面上的附着系数与滑移率的关系曲线，曲线24是低附着路面上的附着系数与滑移率的关系曲线。

对于低附着路面，期望滑移率是在框23所示意的范围，在此，期望滑移率也是低附着路面的最佳滑移率，即框23所示意的也是低附着路面最佳滑移率范围；框21所示意的范围为通常车辆的实际滑移率范围。当前，车辆在低附着路面行驶时，滑移率通常在框21所示的范围内，这就使得车辆在低附着路面制动时，无法充分利用车辆与路面之间附着力实现制动。

图2示意了用于车辆的控制方法的流程图。根据本申请各示例的方法可由车辆中与制动调节有关的系统或部件执行，例如由车辆的ABS系统执行、或由车辆的电子稳定程序(Electronic Stability Program，ESP)执行、或由车辆的防滑系统执行等。

在步骤S200，响应于第一信号，获取车辆行驶数据。作为示例，第一信号可以是车辆防抱死制动控制被触发的信号，或者，第一信号可以是车辆的初级制动信号。初级制动信号在此包括车辆开始制动但是尚未能触发防抱死制动控制功能前的制动信号；以及包括表示驾驶员制动意图强烈的信号，这种情况下，车辆尚未开始制动但马上进入制动。对驾驶员制动意图的判断可例如根据刹车踏板行程确定，比如，刹车踏板行程超过某个行程阈值。此外，一些车辆中设置有驾驶员制动意图的识别机制，这种情况下，可直接获知驾驶员的制动意图。

在本申请的示例中，车辆行驶数据可以包括横摆参数，转向信息、轮速信息、加速度信息、档位信息等。横摆参数例如为横摆角速度，横摆角速度可从车辆的横摆角速度传感器获取。转向信息来自车辆的转向系统，例如方向盘。轮速信息可从轮速传感器获得。横向加速度和纵向加速度可从加速度传感器获得。在执行根据本申请示例的方法时，车辆的行驶数据也可从未在此列举的部件或系统获得，例如从ESP等获取。

在步骤S202，在根据行驶数据确定车辆行驶状况满足预设条件时，产生并输出用于控制至少一个车轮轮速的控制信号，以将所述至少一个车轮的目标参考速度调整为低于参考车速。车辆的参考车速由整车控制器或ABS等车辆内的相关部件根据轮速信息确定。以Vref表示车辆的参考车速，则本步骤中，将控制车辆的至少一个车轮的目标参考速度为Vlessref。换言之，按照本申请，车辆中的该至少一个车轮将被控制为以Vlessref作为目标参考速度，而其余车轮的目标参考速度为参考车速Vref。

按照本申请的示例，车辆行驶过程中可确定车辆所在路面的附着系数，如根据上文提到的方式确定路面附着系数。可从预设的路面附着系数与滑移率关系表中确定与所确定的路面附着系数对应的期望滑移率。期望滑移率结合轮速，可由公式(2)计算期望滑移率下的车速。所计算的期望滑移率下的车速便是Vlessref。在本申请中，将车辆的参考车速Vref与目标参考速度Vlessref之间的差值称为速度差offset。可基于期望滑移率区间确定一个相应的速度差offset区间。由此，在调整至少一个车轮的目标参考速度时，可基于车辆的参考车速以及速度差offset区间确定该目标参考速度。

根据本申请的一些示例，速度差offset是在考虑纵向加速度、横向加速度、横摆角速度、车辆转向信息、踏板行程以及制动缸压力(在电制动的情况下，制动缸压力可为电制动扭矩)等因素中的部分或全部而确定的。举例来说，可根据纵向加速度、横向加速度、横摆角速度、车辆转向信息、踏板行程以及制动缸压力等数据训练目标速度差计算模型，以使得该计算模型可根据该些输入量中的部分或全部并结合路面附着系数，计算在最佳滑移率区间的速度差。

在此，所生成的控制信号所要控制使其速度调整到小于参考车速的目标参考速度的车轮，可以是两个前轮或两个后轮，或一个前轮，或一个后轮。在车辆前行的情况下，通常是将两个前轮或一个前轮的目标参考速度调整到比参考车速小。在倒车的情况下，则是将两个后轮或一个后轮的目标参考速度调整到比参考车速小。

根据本申请的实施例，一旦车辆退出防抱死制动控制或退出制动，则停止执行该控制方法。

根据本申请的一些示例，在步骤S202中根据行驶数据确定车辆行驶状况满足预设条件包括由车辆行驶数据中的横摆角速度确定车辆的横摆稳定，横摆不稳定(即存在旋转)，则可结束本方法的执行。根据本申请的一些示例，在步骤S202中根据行驶数据确定车辆行驶状况满足预设条件可包括根据车辆行驶数据中的转向信息确定车辆直行，在车辆不是直行的情况下，可结束本方法的执行。根据本申请的一些例子，在对车辆的至少一个车路的轮速做出调整之前，确定车辆所在路面为低附着路面。在此提到确定车辆所在路面为低附着路面包括车辆一直在低附着路面，还包括车辆从中或高附着路面进入到低附着路面的情况。另外一些情况下，还可因为检测到车辆减速度(deceleration)的变化程度，也就是变化率小于期望变化率，导致制动太慢，而对车辆的至少一个车轮的目标参考速度做出调整，以提高减速度从而快速制动。在此，对车辆至少一个车路的轮速做出调整之前，可满足路面为低附着路面和减速度变化的太慢的任意一个，或者满足该两者。

采用本申请示例的方法，在车辆行驶状况满足预设条件的情况下，使车辆的至少一个车轮工作在最佳滑移率的区间范围内，有助于车辆获得更大的减速度，获取更强的制动效能，确保车辆可以在低附路面或者附着系数不均一路面，快速将车辆刹停。

图3是根据本申请一个具体示例的用于车辆的控制方法的流程图。作为示例，该方法可由车辆中与制动调节有关的系统或部件执行，例如由车辆的ABS系统执行、或由车辆的ESP执行、或由车辆的防滑系统执行等。在步骤S400，从车辆的相关部件接收第一信号，第一信号或者是防抱死制动控制被触发的信号和/或车辆制动信号。作为示例，制动信号可从从制动系统获取制动信号，或从感测刹车踏板位置的传感器获取踏板行程信号。防抱死制动控制被触发的信号可来自车辆的ABS系统。

在步骤S401，作为对第一信号的响应，从车辆的横摆角速度传感器获取车辆的横摆角速度。

在步骤S402，根据所获取的横摆角速度判断车辆是否横摆稳定或者说车辆是否不存在旋转现象。在步骤S402的判断结果为车辆横摆稳定的情况下，进入到步骤S404；在步骤S402的判断结果为车辆存在横摆不稳的情况下，进入步骤S410，结束对本方法的执行。需要说明的是，本方法结束并非车辆的防抱死制动控制结束，而只是不再对前轴参考速度和后轴参考速度进行调整，但车辆防抱死制动控制(如ABS)依然工作。

在步骤S404，根据从相关部件获取的转向信息确定车辆是否直行。在步骤S404的判断结果为车辆直行的情况下，进入到步骤S406；在步骤S404的判断结果为车辆转弯的情况下，进入步骤S410，结束对本方法的执行。

在步骤S406，根据从相关部件获取的轮速信息和制动信息等确定车辆是否在低附着路面上行驶；作为替代，可直接从诸如整车控制器或ESP或ABS获取已确定的路面附着系数。在确定车辆在低附着路面行驶的情况下，进入到步骤S408；在确定车辆在中附着或高附着路面时，进入步骤S410，结束对本方法的执行。示例而非限制地，可只在路面附着系数较低的情况下实施根据本申请示例的方法，这是因为高附着路面上，制动过程中的减速度相对较高。

在步骤S408，根据路面附着系数以及预设的最佳滑移率的区间范围，产生并输出使至少一个车轮的轮速低于参考车速的控制信号。根据本申请的具体示例，在车辆直行的情况下，使车辆前轴(也称为前桥)目标参考速度降低到车辆参考速度之下，而保持车辆后轴(也称为后桥)参考速度依然为参考车速。前轴目标参考速度与参考车速之间的速度差offset可根据上文结合图2示例描述的确定。由此，按照如下公式(3)计算前轴的目标参考速度：

Vlessref ＝ Vref – offset (3)

其中，Vlessref表示目标参考速度，本例中是前轴参考速度；Vref表示车辆的参考车速；offset为速度差。车辆的参考车速例如是由ABS根据轮速估算的车速，ABS工作过程中持续地根据轮速估算参考车速。

由此，使得车辆在制动控制中，前轴以调整后的参考速度为目标速度，这样一来，当车辆的滑移率为0的时候，也就是车辆的参考车速与轮速一致的时候，前轮的参考车速是小于参考车速的速度，意味着车辆的前轮速度回复到前轴参考速度Vlessref，而非回到车辆的参考速度Vref。

图4是根据本申请示例的用于滑移控制的控制装置4的结构示意图。如图4所示，该控制装置3包括通信接口30和控制器32。通信接口30配置为与车辆的相关部件通信。在本申请的例子中，通信接口30配置为响应于第一信号，从车辆的其它相关部件获取车辆行驶信息，可包括以下信息中的一个或多个或全部：横摆角速度、转向信息、纵向加速度、横向加速度、踏板行程、在液压制动下获取制动缸压力而在电制动的情况下获取电制动扭矩。举例来说，其它相关部件包括轮速传感器、横摆角速度传感器、转向系统、加速度传感器、制动系统等，具体而言，相关部件可以包括提供根据本申请实施例所需要的信息的各器件、部件、系统。

控制器32配置为在根据所述行驶数据确定车辆行驶状况满足预设条件时，产生并输出用于控制至少一个车轮轮速的控制信号，以将所述至少一个车轮的目标参考速度调整为低于参考车速，其中，所述目标参考速度设置为使得所述至少一个车轮的运行在期望滑移率区间。

在更为具体的例子中，控制器32配置为在横摆参数表明车辆横摆稳定的情况下，产生将至少一个车轮的轮速的目标参考速度调整到Vlessref的信号并输出。在进一步的例子中，控制器32配置为在根据车辆转向信息确定车辆直行的情况下，产生将至少一个车轮的轮速的目标参考速度调整到Vlessref的信号并输出。并且，根据本申请的例子，控制器32配置为在确定车辆行驶在低附着路面时，才将至少一个车轮的轮速的目标参考速度调整到Vlessref的信号并输出。

根据本申请更为具体的例子，控制器32配置为在车辆横摆稳定、直行且位于低附着路面的情况下，将至少一个车轮的轮速的目标参考速度调整到Vlessref的信号并输出。举例来说，在车辆横摆稳定、直行且位于低附着路面在车辆前行的情况下，产生并输出将前轴的目标参考速度调整到小于参考车速的Vlessref。

使车辆至少一个车轮的轮速控制在目标参考速度，小于车辆参考车速，这使得该车轮能被控制成在期望滑移率区间(本例中，期望滑移率为最佳滑移率区间)运行。

通信接口30在此指的是基于例如CAN总线、LIN总线、FlexRay等等通信协议的通信模块。在控制装置3设置到与制动调节相关的系统或部件中时，通信接口30可采用所述系统或部件的通信接口而无需额外设置。例如，控制装置3被设置到ABS中，一方面，可直接采用ABS中已有的数据，诸如ABS计算的参考车速等，另一方面，可通过ABS的通信接口与其它相关部件通信以获取其它ABS无法提供的数据。进一步，在控制装置3设置到与防抱死制动控制相关的系统或部件中时，控制器32也可被结合到该系统的控制器中或该部件中。此外，该控制装置还可设置到车辆防滑系统、车辆电子稳定程序等与制动调节有关的系统中。

根据图4所示的装置可用来执行上文结合图2或图4描述的方法。比如，由通信接口30接收用于确定车辆制动开始的信号或防抱死制动控制被触发的信号，进而获取横摆参数(步骤S200；或者S400和步骤S401)，而由控制器32执行步骤S202，根据横摆参数判断车辆横摆是否稳定并在横摆稳定的情况下，在前轴参考速度和后轴参考输出之间形成速度差；或执行图3的其余步骤。

控制器32可以是中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)等各种可能的硬件。一些情况下，控制器32中设置有以计算机或机器语言实现的程序指令，以使得控制器32执行该些指令时实现根据本申请示例的控制方法。在一些情况下，通信接口30也可由程序指令实现在该控制器32中。

上文各示例中，主要以车辆前行作为示例进行说明。如果车辆处于倒车状态时，则相应地调节车辆后轴或一个后轮的目标参考速度，使其小于车辆的参考车速，就不再赘述。

图5是上文结合图3描述的例子中，前轴的目标参考速度被设置为小于参考车速后，车辆轮速的示意。如图5所示，横轴为时间，纵轴为速度。曲线60为参考车速Vref，曲线70和曲线71分别两个后轮的速度，曲线60为前轴的目标参考速度Vlessref，而曲线73为左前轮的速度。

图6是ABS在低附着路面的制动控制过程中实际的滑移率控制，该车辆未执行根据本申请示例的控制方法或未采用根据本申请示例的控制装置等。如图6所示，横轴表示时间，纵轴的上半部分示意滑移率，下半部分示意速度。由图6可见，曲线80是左前轮滑移曲线，曲线82是左后轮滑移曲线，曲线84是左后轮速度曲线，曲线86是左前轮速度曲线。

图7与图6是同一车辆，只是该车辆执行了根据本申请示例的控制方法或采用了根据本申请示例的控制装置，该车辆的前轴的目标参考速度为Vlessref，图中只示意了左前轮和左后轮。如图7所示，横轴表示时间，纵轴的上半部分示意滑移率，下半部分示意速度。如图7所示，曲线84’是左后轮速度曲线，曲线86’是左前轮速度曲线。左前轮的目标参考速度Vlessref小于左后轮的参考速度(即，参考车速Vref)，显然，左前轮速度曲线86’与图6中的左前轮速度曲线86相比，其与参考车速具有一定距离。相应地，左前轮的滑移率曲线80’基本维持在最佳滑移区间,如虚线框8所示。

根据本申请，还提供一种控制器，其包括存储器和处理器。存储器用于存储指令，处理器则配置为执行这些指令，并在执行过程中实现在此描述的任意一个示例。

在不矛盾、不冲突的情况下，在此所描述的各示例中的技术特征可相互组合从而形成未在此描述的实施方式，该些实施方式也应由本申请的范围所涵盖。

虽然已详细示出并描述了本申请的具体实施例以说明本申请的原理，但应理解的是，本申请可以其它方式实施而不脱离这样的原理。

Claims (11)

1.用于车辆的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

响应于第一信号，获取车辆行驶数据；

在根据所述行驶数据确定车辆行驶状况满足预设条件时，产生并输出用于控制至少一个车轮轮速的控制信号，以将所述至少一个车轮的目标参考速度调整为低于参考车速；

其中，所述目标参考速度设置为使得所述至少一个车轮的运行在期望滑移率区间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一信号包括：

车辆的初级制动信号；或

防抱死制动控制被触发的信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述行驶数据确定车辆行驶状况满足预设条件，包括以下任意一种或其结合：

由所述车辆行驶数据中的横摆参数确定车辆横摆稳定；

由所述车辆行驶数据中的转向信息确定车辆直行。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在根据所述车辆行驶数据确定车辆向前直行时，产生并输出用于控制车辆前轴轮速的控制信号，以将所述前轴目标参考速度调整为低于参考车速。

5.根据权利要求1到4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在产生并输出用于控制至少一个车轮轮速的控制信号之前，还包括：

确定所述车辆行驶的路面为低附着路面；和/或

所述车辆的减速度的变化率小于期望变化率。

6.用于车辆的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：

通信接口，配置为与车辆的相关部件通信，并配置为响应于第一信号，从所述其它相关部件获取车辆行驶数据；

控制器，配置为在根据所述行驶数据确定车辆行驶状况满足预设条件时，产生并输出用于控制至少一个车轮轮速的控制信号，以将所述至少一个车轮的目标参考速度调整为低于参考车速；

其中，所述目标参考速度设置为使得所述至少一个车轮的运行在期望滑移率区间。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述控制器配置为执行根据权利要求2到5中任意一项所述的方法。

8.一种用于车辆的控制器，其特征在于，所述控制器包括：

存储器，用于存储指令；

处理器，配置为执行所述指令，并在执行所述指令的过程中实现根据权利要求1到5中任意一项所述的方法。

9.一种制动调节系统，其特征在于，所述系统包括根据权利要求6或7所述的控制装置，或配置为能执行根据权利要求1到5中任意一项所述的方法。

10.根据权利要求9所述的制动调节系统，其特征在于，所述制动调节系统为车辆防抱死制动系统、车辆防滑系统、车辆电子稳定程序的任意一种。

11.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据权利要求6或7所述的控制装置，或配置为能执行根据权利要求1到5中任意一项所述的方法，或包括根据权利要求9或10所述的制动调节系统。