[发明专利]用于确定地面与车辆轮胎之间摩擦的方法和系统

说明书

提供了一种用于估算车辆轮胎与路面之间摩擦的方法，所述方法包括获得前轮轴转矩、后轮轴转矩、车辆纵向加速度、车辆纵倾率和车轮旋转速度。所述方法还包括基于车辆重心和纵向加速度确定前轮法向力和后轮法向力；确定纵向轮胎刚度，基于车轮旋转速度和车辆纵向加速度联合地确定车辆纵向速度以及基于车辆纵倾率确定相对于水平面的车辆纵倾角；并且基于前和后轮轴转矩、前轮法向力以及纵倾角和车辆纵向速度的联合估算值确定轮胎与地面之间的摩擦系数。还提供了用于执行所述方法的系统。

技术领域

本发明涉及一种用于确定地面与车辆轮胎之间摩擦的方法和系统。

背景技术

车辆运动高度依赖于摩擦系数即轮胎与地面之间的摩擦力。因此，摩擦力的精确估算对于很多主动安全(active safety)功能例如防撞是很重要的。例如，如果能够检测到较低的轮胎-道路摩擦力，则能够警告驾驶员能更早地完成制动干预并且藉此能够减少碰撞危险和严重损害。还预期自主驾驶将需要精确的摩擦力估算值从而自动地适用车速，其中在低摩擦表面上的快速驾驶可导致危险例如打滑。

由于直接测量摩擦力是典型地困难和昂贵的，研究会和汽车工业已经聚焦在轮胎自身作为摩擦力“传感器”的技术上。也就是说，通过利用例如涉及作为摩擦力函数的轮胎侧滑和力的车辆动力模型连同运动传感器例如惯性测量装置、车轮速度传感器等等，能够估算摩擦力。

US 2005/0033499公开了一种用于估算道路-轮胎摩擦力从而令防碰撞系统适应当前道路摩擦条件的方法。在US 2005/0033499所描述的方法中，通过对第一和第二轴上的车轮分别施加反向转矩来主动地激励车轮。

但是，当前滑移-力为基础的估算技术的主要限制在于在所有车轮经历纵向车轮力的情形下例如在制动和/或所有车轮驱动期间很难完成滑移的估算。此外，很多现有的摩擦力估算算法仅仅在积极动作期间例如加速或制动或拐弯期间是有效的。问题还在于轮胎的较低力激励期间摩擦系数的估算。

因此，需要用于确定车辆中轮胎-道路摩擦力的改进系统和方法。

发明内容

鉴于上述以及现有技术的其它缺陷，本发明的一个目的是提供一种用于确定车辆中道路/表面摩擦的改进方法和系统。

根据本发明的第一方面，提供了用于估算车辆轮胎与路面之间摩擦的方法，所述方法包括获得：

-前轮轴转矩，T_f；

-后轮轴转矩，T_r；

-车辆纵向加速度，a_x；

-车辆纵倾率(pitch rate)，Ω_y；以及

-车轮旋转速度，ω^m_f/r。

所述方法进一步包括基于车辆重心和纵向加速度确定前轮法向力F_zf和后轮法向力F_zr；确定纵向轮胎刚度k_i；基于车轮旋转速度和车辆纵向加速度联合地确定车辆纵向速度v_x以及基于车辆纵倾率确定相对于水平面的车辆纵倾角θ_y；并且基于前和后轮轴转矩、前轮法向力以及纵倾角和车辆纵向速度的联合估算值确定轮胎与地面之间的摩擦系数μ_i。

与摩擦系数估算有关的一个特定问题是如文献中所述的它需要车速信息。但是，当所有车轮被制动或推进时很难估算车速，这是因为假定所有车轮具有大量的车轮滑移，由此车轮转速传感器给出了更少有关车速的信息。所提出的发明以最少的限制性假定解决了这个问题。

在本文中车辆纵向速度被与车辆纵倾角率被联合地确定应当被理解为两个参数互相依赖地确定，这将在下文中描述。