用于估计道路摩擦系数的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于估计在路面(8)和车辆的轮胎(90)之间的摩擦接触中存在的道路摩擦系数的设备和方法，其中该设备(10)具有用于加速度传感器(12)的连接部(11)，用于输入车辆加速度测量值(aT，aL)；用于确定至少一个垂直轮胎载荷(Fzi)的载荷确定装置(13)；用于确定至少一个轮胎(90)的轮胎滑移率(sLi)的轮胎滑移率确定装置(14)和用于确定并输出道路摩擦系数的估计值(f')的摩擦系数估计装置(15)，其中该设备(10)还具有加速度估计装置(17)，其形成用于借助于轮胎模型(22)，至少基于轮胎滑移率(sLi)、垂直轮胎载荷(Fzi)和在前一个循环中确定的道路摩擦系数估计值(f')来确定车辆加速度的估计值(aL')，并且该摩擦系数估计装置(15)适用于匹配调整道路摩擦系数的输出估计值(f')，使得车辆加速度的估计值(aL')和测量值(aL)的差值被调整到可预定的范围。值(aL)的差值被调整到可预定的范围。值(aL)的差值被调整到可预定的范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于估计道路摩擦系数的设备和方法


[0001]本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分的用于估计道路摩擦系数的设备和根据权利要求8的前序部分的用于估计道路摩擦系数的方法。

技术介绍

[0002]道路摩擦系数是表征车辆轮胎从变形滑移到滑动滑移转变的物理量。道路摩擦系数是衡量在给定的垂直轮胎载荷下可以通过车辆轮胎将多少驱动力或制动力传递到路面的量度。在现代车辆中，一系列的车辆控制功能都需要了解路面与车辆轮胎之间的摩擦接触中存在的道路摩擦系数。尤其是牵引力控制、制动力控制和扭矩分配需要道路摩擦系数。需要在不断变化的道路和天气条件下尽可能精确地了解道路摩擦系数，以便始终在安全状态下操作车辆，同时提供最大可能的驾驶动力学。另一方面，关于道路摩擦系数的错误假设会导致车辆动力学控制系统迫使车辆超过附着极限，从而限制车辆的可控性。
[0003]DE 10 2008 019 270B4说明了一种用于估计路面摩擦系数的方法，其中通过比较齿条驱动力偏差值与最大值确定阈值来确定轮胎在转弯期间是否打滑。如果超过最大值确定阈值，则将该状态下的前轮摩擦圆利用率设定为路面摩擦系数。只要不超过最大值确定阈值，路面摩擦系数就以复位速度连续返回到预设值(例如，1.0)。根据车速和前轮滑移角基于预先创建的综合特性曲线来确定复位速度。缺点是已知方法工作不精确且不安全，因为仅在达到轮胎变形滑移和滑动滑移之间的极限范围时才基于测量值确定路面摩擦系数，即车辆已经开始失去附着。在所有其他驾驶状态下，路面摩擦系数的估计值将返回到标准值，而与实际道路和天气条件无关。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术的目的在于提供一种用于估计道路摩擦系数的设备和方法，其能够在安全驾驶状态下更准确地确定道路摩擦系数估计值。
[0005]该目的通过具有权利要求1的特征的用于估计道路摩擦系数的设备和具有权利要求8的特征的用于估计道路摩擦系数的方法来解决。
[0006]由此创建了用于循环估计存在于路面和车辆轮胎之间的摩擦接触中的道路摩擦系数的设备，该设备具有用于加速度传感器的连接部，用于输入至少一个车辆加速度测量值；用于确定至少一个垂直轮胎载荷的载荷确定装置；用于确定至少一个轮胎的轮胎滑移率的轮胎滑移率确定装置和用于确定并输出道路摩擦系数的估计值的摩擦系数估计装置。根据本专利技术，该设备还具有加速度估计装置，其形成用于借助于轮胎模型，至少基于轮胎滑移率、垂直轮胎载荷和在前一个循环中确定的道路摩擦系数估计值来确定车辆加速度的估计值。该摩擦系数估计装置适用于匹配调整道路摩擦系数的输出估计值，使得车辆加速度的估计值和测量值的差值被调整到可预定的范围。可以为第一个循环指定道路摩擦系数的起始值。
[0007]根据本专利技术的解决方案基于通过加速度传感器记录的加速度测量值与对应的加
速度估计值的比较。加速度估计值基于探测到的轮胎滑移率，使用其中包括道路摩擦系数作为参数的轮胎模型来计算。根据本专利技术的估计设备因此包括用于道路摩擦系数的反馈回路。该反馈回路使所使用的轮胎模型能够通过道路摩擦系数的变化进行匹配调整，使其与加速度传感器记录的实际加速度测量值协调一致。
[0008]根据本专利技术的教导的显著优点在于，基于轮胎模型的优化对道路摩擦系数进行的估计原则上可以在发生轮胎滑移的任何行驶状态下进行，即尤其是在轮胎变形滑移占主导地位的稳定行驶状态下也可以进行。这样，该设备可以可靠地识别变化的道路和/或天气状况，而不会脱离稳定的行驶状态。
[0009]在一个有利的实施形式中，该设备设计用于在连接部处记录车辆纵向加速度的至少一个测量值，并且加速度估计装置被设计用于确定车辆纵向加速度的估计值。此外优选设置行驶速度估计装置，其设计用于基于车辆纵向加速度的估计值和/或测量值来估计车辆纵向速度，并且轮胎滑移率确定装置设计用于基于估计的车辆纵向速度和来自车轮速度传感器的测量数据来确定纵向上的轮胎滑移率。
[0010]根据该有利实施形式，车辆纵向方向上的加速和滑移行为用于确定道路摩擦系数。这通过用于车辆纵向速度的估计装置实现，该估计装置独立于可能存在的轮胎滑移来确定车辆纵向速度。该对轮胎滑移不敏感的车辆纵向速度的估计值已经本身为行驶动力学控制提供了相关优势。尤其是在全轮驱动的情况下，仅基于车轮速度传感器不可能以对轮胎滑移不敏感的方式确定车辆纵向速度。此外，以这种方式获得的车辆纵向速度的估计值与来自车轮速度传感器的测量数据相结合允许可靠地确定在纵向方向上的轮胎滑移率。这样，根据本专利技术的设备也可以在直线行驶时的加速和制动过程中确定道路摩擦系数。
[0011]行驶速度估计装置优选基于作为起始值的车辆车轮的平均车轮速度和车辆纵向加速度的估计值和/或测量值的时间积分来确定车辆纵向速度。例如，当车辆加速度的测量值低于预定阈值时，可以记录起始值。阈值可以确定极限，低于该极限的轮胎滑移可以忽略不计。
[0012]载荷确定装置优选设计用于根据加速度传感器针对车辆纵向加速度和车辆横向加速度的测量值，使用车辆模型单独确定车辆的每个车轮的垂直轮胎载荷。车辆模型优选包括车辆特定数据，例如车辆质量、重量分布、轴距、轮距和/或重心位置。在车辆特定数据的基础上，可以借助车辆纵向加速度和车辆横向加速度的测量值单独确定车辆每个车轮的垂直轮胎载荷。这导致对道路摩擦系数的特别准确的估计。
[0013]摩擦系数估计装置可以设计用于，在车辆加速度的估计值和测量值之间的差大于预定的第一阈值时减小道路摩擦系数的估计值。优选形成车辆加速度的估计值和测量值的绝对值之间的差，以便能够在加速和制动过程中同样地进行匹配调整。
[0014]此外，摩擦系数估计装置可以设计用于，当车辆加速度的估计值与测量值之间的差小于预定的第二阈值并且车辆加速度的测量值大于预定的第三阈值时，提高道路摩擦系数的估计值。在此优选考虑车辆加速度测量值的绝对值。第二阈值优选选择为小于或等于第一阈值。通过使用第三阈值可以增加估计的稳健性，该第三阈值使得道路摩擦系数的提高取决于最小加速度的存在。由于在低于第三阈值的加速度下仅发生轻微的轮胎滑移，所以由于小的测量值可能会出现随机偏差的提高，这可以被忽略，直到车辆加速度超过预定的第三阈值。
[0015]如果估计和测量的车辆加速度之间的差小于预定阈值，并且两个值都低于阈值，则无法确定当前的摩擦系数。在这种情况下，之前的值适用。
[0016]在优选实施形式中，道路摩擦系数的估计值的变化与车辆加速度的估计值和测量值的之差的时间积分成比例。由此，差值到可预先确定的范围的调节作为积分控制器来实现。积分控制器排除了永久控制偏差的出现并避免了过冲的控制行为。
[0017]该目的还通过一种用于估计存在于路面和车辆轮胎之间的摩擦接触中的道路摩擦系数的方法来实现，该方法包括以下步骤：
[0018]a)使用加速度传感器确定车辆加速度测量值，
[0019]b)基于至少一个车辆加速度测量值使用负载确定装置确定至少一个垂直轮胎载荷，
[0020]c)通过轮胎滑移率确定装置确定至少一个轮胎滑移本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于估计在路面(8)和车辆的轮胎(90)之间的摩擦接触中存在的道路摩擦系数的设备，其中所述设备(10)具有用于加速度传感器(12)的连接部(11)，用于输入至少一个车辆加速度测量值(aT，aL)；用于确定至少一个垂直轮胎载荷(Fzi)的载荷确定装置(13)；用于确定至少一个轮胎(90)的轮胎滑移率(sLi)的轮胎滑移率确定装置(14)和用于确定并输出道路摩擦系数的估计值(f')的摩擦系数估计装置(15)，其特征在于，所述设备(10)还具有加速度估计装置(17)，其形成用于借助于轮胎模型(22)，至少基于轮胎滑移率(sLi)、垂直轮胎载荷(Fzi)和在前一个循环中确定的道路摩擦系数的估计值(f')来确定车辆加速度的估计值(aL')，并且所述摩擦系数估计装置(15)适用于匹配调整道路摩擦系数的输出的估计值(f')，使得车辆加速度的估计值(aL')和测量值(aL)的差值被调整到能预定的范围。2.根据权利要求1所述的用于估计道路摩擦系数的设备，其特征在于，所述设备(10)设计用于在连接部(11)处记录车辆纵向加速度的至少一个测量值(aL)，并且加速度估计装置(17)被设计用于确定车辆纵向加速度的估计值(aL')，设置行驶速度估计装置(18)，其设计用于基于车辆纵向加速度的估计值(aL')和/或测量值(aL)来估计车辆纵向速度(vL')，并且轮胎滑移率确定装置(14)设计用于基于估计的车辆纵向速度(vL')和来自车轮速度传感器(19)的测量数据(vi)来确定纵向上的轮胎滑移率(sLi)。3.根据权利要求2所述的用于估计道路摩擦系数的设备，其特征在于，行驶速度估计装置(18)基于作为起始值的车辆车轮的平均车轮速度(vd)和车辆纵向加速度的估计值(aL')和/或测量值(aL)的时间积分来确定车辆纵向速度(vL')。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的用于估计道路摩擦系数的设备，其特征在于，载荷确定装置(13)设计用于根据加速度传感器(12)针对车辆纵向加速度(aL)和车辆横向加速度(aT)的测量值，使用车辆模型(20)单独确定车辆的每个车轮的垂直轮胎载荷(Fzi)。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的用于估计道路摩擦系数的设备，其特征在于，摩擦系数估计装置(15)设计用于，在车辆加速度的估计值(aL')和测量值(aL)之间的差大于预定的第一阈值(x)时减小道路摩擦系数的估计值(f')。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的用于估计道路摩擦系数的设备，其特征在于，摩擦系数估计装置(15)设计用于，当车辆加速度的估计值(aL')与测量值(aL)之间的差小于预定的第二阈值并且车辆加速度的测量值(aL)大于预定的第三阈值(y)时，提高道路摩擦系数的估计值(f')。7.根据权利要求5或6所述的用于估计道路摩擦系数的设备，其特征在于，道路摩擦系数的估计值(f')的变化与车辆加速度的估计值(aL')和测量值(aL)之差的时间积分成比例。8.用于估计存在于路面(8)和车辆的轮胎(90...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱昂纳德，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：