用于轮胎与道路摩擦力估算的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于估算轮式双轴线双轨道道路车辆(1)的轮胎与地面之间摩擦系数(μi)的方法和设备。如果所述车辆(1)的纵向速度vx高于第一阈值vxthres并且轮偏转角δf和/或横摆角速度Ωz低于第二阈值δthres/Ωzthres，则在第一轴上的两个车轮上施加正扭矩并且在第二轴上的两个车轮上施加相反的负扭矩同时遵循驾驶员请求的纵向车辆(1)加速度(αx)。测量轮速ωi和估算轮胎力(fi)。根据测量的轮速ωi和估算的轮胎力(fi)估算轮胎与地面之间的摩擦系数(μi)。使得估算的摩擦系数(μi)对其它车辆(1)系统是能获得的。

【技术实现步骤摘要】

此处的实施例涉及用于估算轮式双轴线双轨道道路车辆的轮胎与地面之间摩擦系数的方法和设备。
技术介绍
车辆运动高度依赖于摩擦系数，即轮胎与地面之间的摩擦。因此，精确估算该摩擦对于很多主动车辆安全性功能例如防撞是很有价值的。例如，如果能够检测到轮胎与地面之间的低摩擦力，则可能在险境中较早地进行制动干预，从而降低碰撞和严重伤害的风险。这对于自主车辆来说是特别相关的，因为预期自动行驶会需要估算轮胎与地面之间的摩擦从而自动地适应车速(速度)。这是相关的，因为例如在低摩擦面(即轮胎与地面之间摩擦较低)上行驶过快可能导致危险例如滑行。然而，由于假定轮胎与地面之间的摩擦难以测量并且费用昂贵，所以研究会和汽车工业已经聚焦在摩擦估算上了，其中使用“不与地面接触”的传感器，例如惯性测量装置、轮速传感器、激光扫描器等等。特定的一类方法依赖于对轮胎物理学的知晓，其中滑移与轮胎力之间的关系是已知的。与这种方法相关的大多数文献至今已经表明轮胎必须被显著地激发才能进行这样估算，意味着车辆例如必须纵向加速或拐弯以展现较大的轮胎力。因此暗示，在以不规则间隔随机发生这种激发操作的正常驾驶期间，因为缺乏充分的激发，很难或不可能估算摩擦系数。文献EP1481861A1试图提供在需要时不干扰轮式车辆驾驶员的用于估算轮式车辆的轮胎与路面之间的道路与轮胎摩擦的方法和装置，所述文献涉及用于估算轮胎与道路摩擦从而能够令防碰撞系统适应当前道路摩擦条件的方法。其建议使用防碰撞系统的风险估算组件来确定何时完成轮胎与道路接触面的自动激发从而能够估算最大可用的轮胎与道路摩擦。根据文献EP1481861A1，当通过防碰撞系统估算的撞击风险超过预定极限值时完成自动激发。该极限值将低于(多个)阈值，其将实际上通过防碰撞系统触发防撞干预或碰撞警告。假定紧邻车辆前方的估算最大摩擦力水平与激发时的当前条件相同或类似，进一步建议使用估算的摩擦来影响防碰撞系统的判定机构。根据文献EP1481861A1，正驱动扭矩被施加于第一轴上的两个车轮并且相反的负制动扭矩被施加于第二轴上的至少一个车轮。测量车速、第二轴上车轮的角加速度和施加于所述车轮的负扭矩的当前值。使用摩擦系数确定工具来确定当前摩擦系数。通过经由动力传动系统连接于第一轴的用于驱动第一轴上的一个或多个车轮的推进单元施加正扭矩，并且通过致动用于第二轴上所述至少一个车轮的制动工具施加负扭矩。据说，这样车辆驾驶员不会经历施加制动所致的车速的变化或意外加速，同时完成用于估算最大可用的轮胎与道路摩擦系数的步骤。然而，虽然文献EP1481861A1公开了摩擦系数确定工具用于根据车速、第二轴上的车轮角加速度和施加于所述车轮的负扭矩的当前测量值确定当前摩擦系数，文献EP1481861A1对于如何完成该当前摩擦系数的确定没有提供进一步细节。当所述车轮被制动或推进时，文献EP1481861A1需要的车速不幸地是很难估算的，因为所有车轮随后将具有高度滑移，由此轮速传感器不会提供精确值并且因此将给不出关于实际车速的线索。因此，之前建议的摩擦确定方法论尚有改进的空间。
技术实现思路
此处的实施例旨在提供一种用于估算轮式双轴线双轨道道路车辆的轮胎与地面之间摩擦系数的改进方法，其不需要知道车速。这可通过包括如下步骤的方法提供：如果车辆的纵向速度高于第一阈值并且轮偏转角和/或横摆角速度低于第二阈值，将正扭矩施加于第一轴上的两个车轮并且将相反的负扭矩施加于第二轴上的两个车轮同时遵循驾驶员请求的纵向车辆加速度；测量轮速；估算轮胎力；根据测量的轮速和估算的轮胎力估算轮胎与地面之间的摩擦系数；使得估算的摩擦系数对其它车辆系统是可得到的。如上所述根据测量的轮速和估算的轮胎力估算轮胎与地面之间的摩擦系数并且使得估算的摩擦系数对其它车辆系统是可得到的，这就使得能够以非侵入方式对需要摩擦估算值的任何车辆系统提供摩擦估算值同时车辆实质上笔直向前行进。根据第二方面，使用车辆推进系统完成正扭矩的施加并且使用车辆制动系统完成负扭矩的施加。如上所述分别使用车辆推进和制动系统施加正和负扭矩方便地提供了轮胎的非侵入激发从而可完成估算所需的测量。根据第三方面，使用轮速传感器测量轮速。如上所述使用轮速传感器测量轮速提供了便利和通常低成本的测量，因为大多数当今的车辆配备有这种传感器。根据第四方面，根据通过车辆惯性测量单元提供的车辆加速度和横摆角速度的测量值估算轮胎力。如上所述根据通过车辆惯性测量单元提供的车辆加速度和横摆角速度的测量值估算轮胎力提供了便利和通常低成本的测量，因为当今大多数车辆配备有这种惯性测量单元。根据第五方面，使用包括车轮滑移与轮胎力之间物理关系的轮胎模型估算摩擦系数。如上所述使用包括车轮滑移与轮胎力之间物理关系的轮胎模型估算摩擦系数使得可能提供有用的估算而无需如上所述困难地确定知道车辆纵向速度。根据第六方面，轮胎模型是刷子模型。如上所述轮胎模型为刷子模型使得能够使用所属
的技术人员熟知的包括车轮滑移与轮胎力之间物理关系的轮胎模型，并且有利于使用标准信号处理工具例如扩展卡尔曼滤波、粒子滤波、格点搜索等等来估算摩擦系数。根据第七方面，使用参数轮胎-力模型估算摩擦系数。如上所述轮胎模型为参数轮胎-力模型有利于使用标准信号处理工具例如扩展卡尔曼滤波、粒子滤波、格点搜索等等估算摩擦系数。根据第八方面，轮胎模型是曲线拟合模型。如上所述轮胎模型为曲线拟合模型是有利的，因为通常有易于得到的分析逆模型。根据第九方面，该方法进一步包括在施加的标准化牵引力小的驾驶情形期间使用卡尔曼滤波或类似的信号处理工具估算纵向轮胎刚度参数。如上所述在施加的标准化牵引力小的驾驶情况期间使用卡尔曼滤波或类似的信号处理工具估算纵向轮胎刚度参数，这就确保了估算的轮胎刚度不受摩擦的影响。根据第十方面，令估算的摩擦系数是例如控制器区域网(CAN总线)、媒体导向系统传输(MOST)网络的车辆信息网络上其它车辆系统可得到的。如上所述令估算的摩擦系数为车辆信息网络上其它车辆系统可得到的，这就使得估算的摩擦系数能够便利地和通常低成本地分配至访问其为有利的车辆系统，因为当今大多数车辆配备有这种车辆信息网络。此处的其它实施例旨在提供一种用于估算轮式双轴线双轨道道路车辆的轮胎与地面之间摩擦系数的改进设备，其不需要知道车速，因此根据第十一方面提供了这样一种设备包括：用于确定车辆的纵向速度是否高于第一阈值并且轮偏转角和/或横摆角速度是否低于第二阈值的激活逻辑；用于如果确定车辆的纵向速度高于第一阈值并且轮偏转角和/或横摆角速度低于第二阈值则对第一轴上的两个车轮施加正扭矩并且对第二轴上的两个车轮施加相反的负扭矩同时遵循驾驶员请求的纵向车辆加速度的第一车辆控制器；用于测量轮速的轮速传感器；轮胎力估算单元；用于根据测量的轮速和估算的轮胎力估算轮胎与地面之间摩擦系数的摩擦估算器；以及用于令其它车辆系统可得到估算的摩擦系数的通信单元。如上所述根据测量的轮速和估算的轮胎力估算轮胎与地面之间的摩擦系数并且令其它车辆系统可得到估算的摩擦系数，这就使得能够以非侵入方式对需要摩擦估算值的任何车辆系统提供摩擦估算值同时车辆实质上笔直向前行进。根据第十二方面，摩擦估算器被设置为使用包括车轮滑移与轮胎力之间物理关系的轮胎模型估算轮胎与地面之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估算轮式双轴线双轨道道路车辆(1)的轮胎与地面之间摩擦系数(μi)的方法；其特征在于，所述方法包括如下步骤：如果所述车辆(1)的纵向速度(vx)高于第一阈值(vxthres)并且轮偏转角(δf)和/或横摆角速度(Ωz)低于第二阈值(δthres/Ωzthres)，则在第一轴上的两个车轮上施加正扭矩并且在第二轴上的两个车轮上施加相反的负扭矩，同时遵循驾驶员请求的纵向车辆(1)加速度(αx)；测量轮速(ωi)；估算轮胎力(fi)；根据测量的所述轮速(ωi)和估算的所述轮胎力(fi)来估算所述轮胎与所述地面之间的所述摩擦系数(μi)；使得估算的所述摩擦系数(μi)对其它车辆(1)系统是能获得的。

【技术特征摘要】
2015.06.16 EP 15172369.91.一种用于估算轮式双轴线双轨道道路车辆(1)的轮胎与地面之间摩擦系数(μi)的方法；其特征在于，所述方法包括如下步骤：如果所述车辆(1)的纵向速度(vx)高于第一阈值(vxthres)并且轮偏转角(δf)和/或横摆角速度(Ωz)低于第二阈值(δthres/Ωzthres)，则在第一轴上的两个车轮上施加正扭矩并且在第二轴上的两个车轮上施加相反的负扭矩，同时遵循驾驶员请求的纵向车辆(1)加速度(αx)；测量轮速(ωi)；估算轮胎力(fi)；根据测量的所述轮速(ωi)和估算的所述轮胎力(fi)来估算所述轮胎与所述地面之间的所述摩擦系数(μi)；使得估算的所述摩擦系数(μi)对其它车辆(1)系统是能获得的。2.根据权利要求1所述的方法，其中使用车辆(1)推进系统完成所述正扭矩的施加并且使用车辆(1)制动系统完成所述负扭矩的施加。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中使用轮速传感器测量所述轮速(ωi)。4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其中根据车辆(1)惯性测量单元提供的车辆(1)加速度(α)和横摆角速度(Ωz)的测量来估算所述轮胎力(fi)。5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其中使用包括车轮滑移(si)与轮胎力(fi)之间物理关系的轮胎模型来估算所述摩擦系数(μi)。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述轮胎模型是刷子模型。7.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其中使用参数轮胎-力模型来估算所述摩擦系数(μi)。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述轮胎模型是曲线拟合模型。9.根据权利要求1-8任意一项所述的方法，其中所述方法进一步包括在施加的标准化牵引力(fi)小的驾驶情形期间使用卡尔曼滤波或类似的信号处理工具...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·约纳松，T·古斯塔夫松，A·阿尔宾松，F·H·布鲁塞柳斯，
申请(专利权)人：沃尔沃汽车公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE