用于确定机动车辆转弯期间的浮动角的方法、用于执行该方法的驾驶员辅助系统及机动车辆技术方案

本发明专利技术涉及用于确定在机动车辆的转弯期间的浮动角(beta)的方法，其中，检测以下输入变量并经由数学车辆模型(15)利用假设的线性单轨模型进行彼此关联：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定机动车辆转弯期间的浮动角的方法、用于执行该方法的驾驶员辅助系统及机动车辆


[0001]本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的用于确定在机动车辆转弯期间的浮动角的方法。本专利技术还根据权利要求7涉及用于执行该方法的驾驶员辅助系统以及根据权利要求11涉及具有这种驾驶员辅助系统的机动车辆。

技术介绍

[0002]当机动车辆转弯时，机动车辆的质心并不沿车辆的纵轴线运动。转弯时车辆在质心处的运动方向与车辆纵轴线之间的角被称为浮动角(Schwimmwinkel)。该浮动角由仅与车辆中的质心的定位和弯道半径有关的几何上的分量以及后车轴的斜角组成。
[0003]在许多行驶情况中，浮动角可以被考虑用作机动车辆的行驶稳定性的度量并且可以提供给驾驶员辅助系统，例如用于行驶动态调节。尤其是对于载重车辆来说设置有许多驾驶员辅助功能，通过了解当前的浮动角可以提高驾驶员辅助功能的效率。然而，浮动角只能非常耗费地测量并且通常通过估计来确定。通常，对在此更容易测量或已知的输入变量进行检测并经由数学车辆模型进行关联。
[0004]DE 10 2006 009 682A1公开了一种用于基于当前在车辆上测得的值经由数学模型以及借助基于该模型的观测器估值通过对浮动角的估计来确定双车迹的车辆的行驶状态的方法。在已知的方法中，将至少沿车辆的横向方向的轮胎力或车轮力以及针对前车轴的两个车轮的至少一个转向角用作在车辆上测得的值。此外，还考虑到关于前车轴与后车轴之间的车辆的质心的位置的信息，此外，考虑使用测得的车辆的偏航率或偏航加速度以及纵向速度用于观测器估值比较。
[0005]然而，已知的方法需要了解的轮胎侧向力在车辆运行时无法测量，或者只能非常耗费地测量。
[0006]DE 10 2010 050 278A1公开了一种用于估计浮动角的方法，其中，关于输入变量的信息经由假设的线性单轨模型进行关联，其状态变量最终是浮动角。测量车辆的转向角和速度作为输入变量。基于这些测量值根据数学模型来计算至少一个另外的变量，即偏航加速度和/或横向加速度。在此，在使用单轨模型时，还考虑到通过前车轴与后车轴之间的机动车辆的质心的位置确定的变量。为了基于单轨模型估计浮动角，已知的方法需要未经测量参数的新值，即至少一个车轮处的侧偏刚度。已知方法经由在使用卡尔曼滤波器情况下的观测器估值来实现对侧偏刚度的确定。最终借助线性单轨模型确定浮动角，更确切地说借助针对侧偏刚度的各当前值来确定。

技术实现思路

[0007]因此，本专利技术的任务是，对在机动车辆、尤其是载重车辆转弯时的浮动角的确定进行简化。
[0008]根据本专利技术，该任务通过具有权利要求1的特征的用于确定在机动车辆转弯时的
浮动角的方法来解决。该任务还通过具有权利要求7的特征的用于执行方法的驾驶员辅助系统以及根据权利要求11的具有这种驾驶员辅助系统的机动车辆来解决。
[0009]根据本专利技术，在机动车辆稳定转弯的情况下的浮动角在以下假设的情况下来确定，即，浮动角和阿克曼条件下的浮动角，即所谓的阿克曼浮动角之间的差与阿克曼角和转向角之间的差成比例。将如下转弯理解为稳定转弯，其中，所获知的行驶动态变量位于预定的稳定性标准的范围内，超过该稳定性标准可以表明要对行驶稳定性进行干预。稳定转弯例如可以是稳态的圆形行驶或恒定的圆形行驶，其中，在考虑到弯道半径的情况下在考虑到预定的稳定性标准下的转向角和/或纵向速度和/或横向加速度的值的变化满足动态稳定的驾驶条件，并可以被视为准稳态。根据本专利技术的假设相应于以下等式：
[0010](beta
‑
beta0)～(deltaA
‑
delta)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0011]其中，beta 浮动角
[0012]beta0 阿克曼浮动角
[0013]delta 转向角
[0014]deltaA 阿克曼角
[0015]阿克曼角在此是从转弯的瞬时极点到前车轴和后车轴的极射线所夹成的角度。阿克曼浮动角被理解为在同一弯道无打滑行驶时理论上出现的浮动角。从所测得的转向角与阿克曼角的关系经比例关系由与阿克曼浮动角推断出实际的浮动角。在考虑到线性比例的情况下得出了以下的关系，即，浮动角与阿克曼浮动角的差相对于阿克曼浮动角以及阿克曼角与转向角的差相对于阿克曼角的关系，从中推导出所寻求的关于浮动角度的信息：
[0016](beta
‑
beta0)/beta0＝(deltaA
‑
delta)/deltaA
[0017]＝>beta＝beta0+(deltaA
‑
delta)*beta0/deltaA
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0018]根据本专利技术，驾驶员辅助系统确定浮动角所基于的数学模型包括上述根据等式2的假设。
[0019]本专利技术已经认识到，阿克曼角和阿克曼浮动角在理论上都是无打滑的行驶状况，并且可以利用对轴距和质心位置的了解仅通过所测得的机动车辆的转向角和当前的转弯运动变量来确定。
[0020]因此，本专利技术提供了一种确定在机动车辆稳定转弯时的浮动角的途径，该浮动角仅基于当前测得的输入变量，也就是说机动车辆的车速、转向角以及机动车辆的转弯运动变量来足够精确地确定。
[0021]实际的转向角例如通过转向柱上的转向角传感器来获知。优选考虑使用以下变量作为转弯运动变量，该变量已经提供给驾驶员辅助系统用于其他功能。在此，例如可以通过ESC传感器获知横向加速度作为合适的转弯运动变量。关于机动车辆的车速的信息经由车轮上的转速传感器(例如极轮传感器)的测量值提供。
[0022]尤其地，在根据本专利技术的方法中不需要获知侧偏刚度。在实践中的假设基于的是，理论上考虑的驾驶状态并非完全无打滑，而是应仅非常接近阿克曼条件。因此，为了根据本专利技术确定浮动角而假定的是，线性单轨模型的等式是有效的，由此使得即使在该理论行驶状态下，前车轴和后车轴的侧偏刚度的比也对转向角和浮动角有影响。然而，由于在完全无打滑行驶的情况下这些前车轴和后车轴的侧偏刚度非常接近转向角和浮动角，因此根据本专利技术的方法故意忽略该偏差。
[0023]尤其地，在根据本专利技术确定稳定转弯期间的浮动角的情况下不需要特别考虑侧偏刚度的影响。通过了解各自的轴距和在车辆纵向方向上的质心位置，因此可以在阿克曼条件下根据运动学关系计算出转向角和浮动角，这些在理论上是用于在无限慢地(因此无打滑)行驶时通过弯道所需的。本专利技术已经认识到，侧偏刚度的比在所考虑的范围上是恒定的，并且因此对比例关系中的分子和分母具有相同的影响，从而不必了解确切的侧偏刚度比。换句话说，在阿克曼条件下的转向角和浮动角在一定程度上是观察转弯的原点，机动车辆随着速度的增加而越来越远离该原点。通过假设轮胎特性在线性单轨模型的有效区域内的线性，可以在该范围内总是从该原点开始，从实际存在的转向角推断出实际存在的浮动角。在本专利技术的电子实施方式中，经由电子评估例如来自轴载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于确定在机动车辆的转弯期间的浮动角(beta)的方法，其中，检测以下输入变量并经由数学车辆模型(15)利用线性单轨模型的假设将其进行彼此关联：
‑
预给定或测得的所述机动车辆(1)的前车轴(2)与后车轴(3)之间的机动车辆(1)的质心(S)的位置，
‑
所述机动车辆(1)的当前的车速(v)，
‑
所述机动车辆的当前的转弯运动变量(psi点、a)，
‑
所述前车轴上的当前的转向角(delta)，其特征在于，在所述机动车辆(1)稳定转弯的情况下，基于以下假设确定所述浮动角(beta)，即，所述浮动角(beta)与阿克曼浮动角beta0之间的差相对于阿克曼角(deltaA)与所述转向角(delta)之间的差成比例，其中，从测得的转向角(delta)和所述阿克曼角(deltaA)的关系经比例关系由在同一弯道无打滑行驶时理论上存在的阿克曼浮动角(beta0)推断出实际的浮动角(beta)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述浮动角(beta)被确定为所述质心(S)距后车轴的到后车轴距离(Lh)的两倍相对于弯道半径(R)所得的第一商(16)以及所述转向角(delta)和到后车轴距离(Lh)的乘积相对于前车轴(2)与后车轴(3)之间的轴距(L)所得的第二商(17)的差(18)，所述弯道半径被考虑为车速(v)与转弯运动变量(psi点，a)的比。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，获知或测量偏转速度(psi点)作为转弯运动变量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，由到后车轴距离(Lh)的两倍与所述偏转速度(psi点)的乘积相对于所述车速(v)来确定所述第一商(16)。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，获知或测量横向加速度(a)作为转弯运动变量。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在没有稳定...

【专利技术属性】
技术研发人员：托比亚斯，
申请(专利权)人：采埃孚商用车系统汉诺威有限公司，
类型：发明
国别省市：