[发明专利]基于自对准扭矩对路面摩擦力进行评估的方法和装置

说明书

背景技术

当驱动车辆时，譬如客车时，驾驶员可能会路过各种路面，譬如沥青路、碎石路、干、湿、冰、雪路面等等。这些或其他类型的路面的特点是具有不同的道路摩擦系数μ，其影响轮胎的抓地力和车辆稳定性。

基于安全原因和驾车经济性、舒适性和性能的原因，重要的是车辆可以以这样的方式被操作，使得其允许在任何时候快速响应不同的路面条件。

解决该问题的一种方式是使用瞬时路面摩擦力评估。在现有技术中，不同方法被公开用于评估瞬时路面摩擦力。这些方法可以分为不同类型。第一类方法包括基于运动传感器数据和适当的车辆动力学模型计算瞬时路面摩擦系数μ的方法。第二类方法使用力传感器的信号。在该类方法中，使用侧向力或自校准扭矩来评估路面摩擦力的方法是已知的。第三类方法使用预览照摄像机，其识别车辆前头的道路条件和各种基础构造信息。

发明内容

本申请的目的是提供一种改进的车辆。本申请公开了一种用于估计在道路表面和车辆轮胎之间的路面摩擦的改进方法和设备。在斜率估计步骤中，对于自对准扭矩函数的线性区域的斜率的斜率估计k_sl被计算。该自对准扭矩函数由作为转向轮的滑动角的函数的转向轮的自对准扭矩所定义。优选地，该估计由当前自对准扭矩除以当前滑动角而给出。卡尔曼滤波器的修正公式可以用来从一个或多个观测变量(observation variable)产生估计值。特别地，观测变量由自对准扭矩和滑动角或它们的商(quotient)给定。

道路摩擦系数μ的第一估计μ_sl根据斜率估计k_sl获取。在线性估计步骤中，确定当前斜率k_op是否在自对准扭矩函数的线性区域中。当前斜率k_op通过当前自对准扭矩相对于滑动角的导数的估计来计算。卡尔曼滤波器(Kalman filter)的修正公式可以用来从一个或多个观测变量产生估计值。特别地，观测变量由自对准扭矩的时间导数和滑动角的时间导数给定。

如果在线性估计步骤中确定了当前斜率k_op在自对准扭矩函数的线性区域中，道路摩擦系数的第一估计μ_sl作为道路摩擦系数的第二估计μ_cont。另一方面，如果在线性估计步骤中确定了当前斜率k_op不在自对准扭矩函数的线性区域中，则中断斜率估计k_sl的计算。

如果k_op降到下阈值k_op_threshold_low之下，则确定当前斜率k_op在自对准扭矩函数的非线性区域中，如果k_op升高到上阈值k_op_threshold_high之上，则确定当前斜率k_op在自对准扭矩函数的线性区域中，其中k_op_threshold_low＜k_op_threshold_high.

本申请还公开了一种计算机可执行程序代码和包括该计算机可读取程序代码的计算机可读取媒介，该计算机可执行程序代码用于执行根据本申请的方法的步骤。

附图说明

现在将参考附图对本发明进行说明，在附图中：

图1示出了车辆的动力学模型；

图2示出了各种路面条件的自对准扭矩测量值对滑动角；

图3示出了对于给定路面摩擦力在自对准扭矩和滑动角之间以及侧向力和滑动角之间的关系；

图4示出了道路摩擦系数的估计算法的流程图；以及

图5示出了路面摩擦力评估设备。

参考标号

10车辆

11左前轮

12右前轮

13前轴

14左后轮

15右后轮

17重心

18纵轴

20第一上曲线

21第一下曲线

23高μ区域

24第二上曲线

25第二下曲线

26低μ区域

30函数

31函数

32线性近似

40第一计算线程

41第二计算线程

42第三计算线程

43第四计算线程

44斜率估计步骤

45步骤

46线性估计步骤

47步骤

48步骤

49步骤

50步骤

52道路摩擦系数估计装置

53控制单元

54车体滑动角计算单元

55方向盘角速度计算单元

56自对准扭矩计算单元

58道路摩擦系数设定单元

59车辆速度传感器

60偏航速率传感器

61侧向加速传感器

62方向盘角度传感器

63转向扭矩传感器

具体实施方式