[发明专利]车辆横摆稳定系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆控制系统、车辆传感系统与稳定控制系统，特别涉及一种在外力施加在车体上时可减轻车辆横摆运动以防止轮胎力失去控制的车辆稳定系统。

背景技术

目前，有几种车辆控制系统通常用于增强车辆的驾驶性能。这些控制系统包括防抱死制动系统(ABS)、牵引控制系统(TCS)及稳定控制。稳定控制一般指的是电子稳定控制(ESC)或者有时候指横摆稳定控制(YSC)系统及摇摆稳定控制(RSC)系统。稳定控制系统用来控制与稳定车辆操作以改善车辆与乘员的安全。稳定控制系统经常用来控制车辆沿预定的方向行驶以防止车辆打滑偏转并预防或减轻翻车事件。

更明确地说，上述横摆稳定控制系统比较根据方向盘角度与行驶路线所得到的车辆想要的方向，其中方向盘角度与先驱路线是由安装在车辆上的运动传感器决定。通过调节车辆在转弯处的制动量与车辆的牵引力可以维护行驶路线。

现有的控制系统是设计用来校正由于轮胎上的干扰力而导致的不希望的运动，例如由于路面的干扰导致的轮胎力的差分或者由于路面状况与驾驶员预想的不一样。这种差分通常发生在当施加在车辆前后轮胎的横向力有较大的差分时(请参考横向轮胎力差分)，或者在左右轮胎的纵向轮胎力(纵向轮胎力差分)，或者是二者的结合。这种轮胎力差分称之为轮胎力干扰(Tire Force Disturbance，TFD)。

现有的横摆稳定控制系统可有效控制在由于前述的轮胎力干扰引起的不想要的车辆运动。横摆稳定控制系统激活制动以减小扭矩或者改变单个车轮或车轴的扭矩产生主动的轮胎力差分以抵消轮胎力干扰。也就是说控制装置与车辆干扰的来源是相同的，即轮胎压力的变化或轮胎压力的差分。

举例说明，当制动时的摩擦阻力不同时，摩擦阻力低的一侧的轮胎很容易被锁住。因此，就在低摩擦阻力和高摩擦阻力之间产生轮胎纵向压力差分。这种轮胎压力差分产生了横摆运动，这横摆运动可导致车辆向一侧不正常地发生横摆。当车辆装备有防抱死系统时，在低摩擦阻力一侧的车轮可以防止被锁死以维持特定的纵向轮胎压力。在这种方式下，可以减小由于两侧轮胎纵向的压力差分而导致的轮胎力干扰及不希望的车辆运动。

另一个例子是，当车辆在转弯处以高速行驶时，车辆的前轮胎充满了回转力，因此产生了自后向前的轮胎横向力差分。这种轮胎力干扰产生横摆运动导致车辆不受驾驶员控制。当利用横摆稳定控制系统时，后侧里而的车轮就被暂时制动以增加纵向力而产生一横摆去抵消由于自后向前的轮胎力差分而引起的横摆距离。因此，现有的横摆稳定控制系统可以帮助校正由于轮胎力干扰而导致的转向不足。

此外，另一个例子是，当前轮胎力在制动前低于饱和水准时，在转弯处制动车辆时会产生较大的负荷转移到前方以致前轮胎的回转力增大。由于自前向后的回转力差分导致的轮胎力干扰使得车辆横摆运动比驾驶员要求的要大。在方向盘过分反应的情况下，使用现有的横摆稳定控制系统去制动前轮以增加纵向力而产生一横摆运动去校正方向盘过分反应。值得注意的是，当车辆制动之前的车辆轮胎力接近饱和水准时，在转弯处制动也会导致车辆转向不足。

当车辆受到力干扰而不是轮胎力干扰时也会产生不想要的横摆运动。例如，当外力干扰施加在车体上，也称车体力干扰。当车辆撞到固定物体时，如一棵树或者撞上另外一个移动的物体时如移动的车辆或导弹时发即会发生车体力干扰。当车辆遇上强风时也会发生车体力干扰。

然而轮胎力干扰的大小受到行驶路面状况的限制，而车体的力干扰有可能不受限制。例如，当两辆行驶的车辆相撞时，可产生的车体力干扰的数量级比所有的轮胎力干扰之和的数量级大的多。在轻度撞击时，车体力干扰的数量级可能会与轮胎力干扰之和相当接近。车体力干扰与由轮胎力差分而产生的轮胎力干扰不同。车辆经受车体力干扰时可能平衡轮胎力(例如，在四个轮胎之间的轮胎力差分不大时)并可能发生比平时大的车辆移动，例如横摆运动。

当车辆受到外部因素产生的车体力干扰时就产生了横摆运动。由于在受到车体力干扰(例如在四个轮胎间的轮胎力差分不大)前后时，轮胎力干扰可能会被中和掉。因为现有的稳定控制系统的工作原理利用轮胎力差分产生的轮胎力干扰，所以现有的稳定控制系统就会失灵。然而，值得学习的是现有的稳定控制系统可以产生轮胎力差分去抵消由于某些车体力干扰造成的不想要的运动。