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CN108025713A - 用于执行机动车辆的控制的方法和电子制动控制单元 - Google Patents

用于执行机动车辆的控制的方法和电子制动控制单元 Download PDF

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CN108025713A
CN108025713A CN201680052815.1A CN201680052815A CN108025713A CN 108025713 A CN108025713 A CN 108025713A CN 201680052815 A CN201680052815 A CN 201680052815A CN 108025713 A CN108025713 A CN 108025713A
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K·布雷奇希海默
S·菲克
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Continental Teves AG and Co OHG
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Abstract

本发明涉及一种用于执行具有制动系统的机动车辆的控制的方法，所述制动系统具有行驶稳定性控制系统，在所述系统中，将特别是测得的实际横摆角速度与利用模型计算的设定横摆角速度进行比较，其中，在计算用于行驶稳定性控制系统的设定横摆角速度期间，考虑用于车道引导或车道保持或横向引导的辅助系统的辅助控制的横摆力矩(MZ)。本发明还涉及一种电子制动控制单元，该电子制动控制单元适合于执行该方法，并且连接到至少一个车辆传感器，特别是转向角传感器和/或横摆角速度传感器和/或车轮转速传感器，并且能够通过致动器的致动来引起与驾驶员无关的在机动车辆的各个车轮处的制动力的建立与调制。

Description

用于执行机动车辆的控制的方法和电子制动控制单元
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于执行机动车辆的控制的方法和一种根据权利要求11的前序部分所述的电子制动控制单元。
背景技术
文献DE 101 30 663 A1公开了一种用于车辆的驱动稳定性控制的方法，在该方法中，基于车辆模型将基本上由预定义的转向角和速度构成的输入变量转换成横摆角速度的设定值，将该设定值与横摆角速度的测得的实际值进行比较。
文献DE 101 37 292 A1公开了一种用于机动车辆的驾驶员辅助系统，其具有用于车道引导和/或车道保持的伺服助力转向系统。
在已知的机动车辆中，车道保持辅助在行驶稳定性控制系统(ESP控制系统)启动时被中断。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于执行机动车辆制动系统的控制的方法，该方法特别是在转弯时同时允许车辆稳定和保持车道引导或轨迹引导。
根据本发明，通过如权利要求1所述的方法和如权利要求11所述的电子制动控制单元实现该目的。
根据本发明，用于车道引导或车道保持或横向引导的辅助系统的(闭环或开环)辅助控制器提供横摆力矩，并且在针对机动车辆的行驶稳定性控制系统计算设定/目标横摆角速度期间考虑该横摆力矩。
本发明提供了这样的优点：避免了控制干预，特别是阻碍或妨碍辅助系统的辅助控制/辅助调节的行驶稳定性控制干预(ESP干预)。另一优点是，在ESP干预的情况下，辅助控制，特别是通过辅助系统进行的侧向/横向控制或移动不必被中断。
辅助系统优选地是用于至少执行车辆的临时自动或半自动引导的系统，其中，特别地，优选地提供了至少一个用于检测车辆周围环境的传感器系统。
其优选地是用于具有电子动力转向系统的机动车辆辅助系统，例如车道引导辅助系统。
辅助系统优选地在沿着确定的设定/目标轨迹行驶期间支援机动车辆驾驶员，其中，通过自动校正转向运动和/或校正制动干预(有利地是在一侧的制动干预)来校正机动车辆与设定轨迹的偏离。由此使机动车辆保持在设定轨迹上。
用于执行机动车辆的控制的方法优选地涉及一种行驶稳定性控制(ESC：电子稳定性控制)系统，该行驶稳定性控制系统在动态行驶操作期间通过有针对性的制动干预以稳定的方式作用于机动车辆。
根据本发明的方法优选也用于机动车辆的横向引导和/或控制。
根据本发明的一个优选实施例，该横摆力矩是辅助控制所请求的设定横摆力矩。该横摆力矩特别优选地是由辅助系统的侧向控制器所请求的横摆力矩。这样，控制系统支持调整由辅助系统请求的横摆力矩。
根据本发明的一个优选实施例，横摆力矩为特别是在辅助控制期间实际输出的横摆力矩。
优选地通过考虑在制动器处可获得的实际制动力以及由此产生的力矩来确定实际输出的横摆力矩。这个过程的优点是，通过考虑到实际实施的横摆力矩，允许请求的实际可行性。例如，可行性可能受制动系统中压力的建立速率或受在低摩擦系数的情况下在道路上无法输出横摆力矩的限制。
根据本发明的一个特别优选的实施例，根据车轴的左右车轮的制动压力计算实际输出的横摆力矩。
根据本发明的一个优选实施例，在用于计算设定横摆角速度的模型中考虑转向角和车辆速度，特别是行驶稳定性控制系统的车辆参考速度。转向角在这里表示驾驶员希望的且待被加以考虑的车辆横摆。
根据本发明的一个优选实施例，在用于计算设定横摆角速度的模型中考虑实际的转向角和横摆力矩。它们特别优选地是模型的输入变量。
根据本发明的另一优选实施例，横摆力矩被转换成对应的转向角，该转向角被添加到实际转向角中。
根据本发明的另一优选实施例，在用于计算设定横摆角速度的模型中考虑对应的转向角和实际转向角之和。这特别优选地是模型的输入变量。
与横摆力矩相对应的转向角被视为是辅助系统的虚拟转向角。将该虚拟转向角添加到实际转向角中允许以特别简单的方式考虑辅助系统的请求。
根据本发明的另一优选实施例，设定横摆角速度通过辅助系统的控制器(特别是侧向控制器)来计算，并且被提供给行驶稳定性控制器。
附图说明
本发明的其它优选实施例将参照附图从随附权利要求和下面参考附图的描述中显现出来。
图中：
图1示意性地示出了用于执行示例性方法的控制器结构。
具体实施方式
除了转向系统之外，可以通过一侧的制动力矩来改变车辆的运动方向。这优选地用于实施辅助系统，该辅助系统防止车辆在切流/驶出(Ausscheren)时离开车道或道路或与盲点中的另一车辆碰撞。
对于自动驾驶——例如交通堵塞辅助功能——在动力转向系统故障的情况下车辆可以通过一侧的制动干预来保持在车道上，直到驾驶员收回对车辆的控制。
行驶稳定性控制系统(ESP)优选地包括横摆角速度控制器，该横摆角速度控制器将设定横摆角速度与车辆的测量横摆角速度进行比较。当超过特定偏差时，触发ESP控制干预。
设定横摆角速度优选借助稳定的单轨车辆模型通过转向角和车速的输入变量形成。
如果由于一侧的车轮的制动(特别是通过用于车道引导或横向引导的辅助系统)而使车辆经受旋转力矩，则即使转向角允许推断出向前行进，在ESP设定横摆角速度和测量横摆角速度之间也会出现偏差。当超过控制干预阈值时，然后发生ESP干预，但这是不合理的，因为车辆实际上在设定的路线上以稳定的方式行进。本发明的一个优点是避免了这种不合理的ESP干预。
在已知的系统中，当ESP控制系统启动时，车道保持辅助功能被中断。
其它辅助系统也出现相应的问题情况，例如，旨在使车辆快速返回到道路上的道路偏离保护系统。如果没有进一步的措施，辅助系统在大多数情况下被ESP干预中断。
在已知的机动车辆系统中，因此不可能同时稳定车辆和保持转弯。
特别地，在自动行驶期间——也就是说在转向失败(动力转向系统故障)情况下的后备级别——转弯不应该由于一侧的制动(通过辅助控制)而通过ESP干预来中断，因为否则车辆可能离开道路。
为了以简单的方式避免ESP干预，可以使ESP控制阈稍微宽一些。但是，这也将对“正常”的ESP干预产生影响。
根据本发明，在设定横摆角速度的形成或计算期间，行驶稳定性控制系统或ESP优选地不仅评估转向角δ和车辆速度v(或vref)，而且还评估横摆力矩MZ，该横摆力矩MZ由辅助系统请求和/或正在被实施。
根据本发明的方法的第一示例性实施例，将额外的横摆力矩MZ(来自于辅助控制)输入到用于计算设定横摆角速度的模型中，特别是单轨模型中。
除了在前轮和后轮处的两个横向力(Fα,V、Fα,H)之外，优选地将额外的横摆力矩MZ输入到单轨模型的动量矩定理/角动量定理中。
示例性单轨模型基于以下等式：
滑移方程：
动量矩定理：
在上下文中，额外的横摆力矩MZ在动量矩定理的计算中被当作被加项。
在上下文中：
Fα，v＝Cv·αv
Fα，H＝CH·αH
其中：
m：车辆的质量
v：车速(图1中的vref)
ay：车辆横向加速度
αV：前轴的滑移角/偏滑角(图1中的αF)
αH：后轴的滑移角(图1中的αR)
β：侧滑角
Fα,V：前轴的横向力(图1中的Fy,F)
Fα,H：后轴的横向力(图1中的Fy,R)
cV：前轴的滑移刚度/侧偏刚度(图1中的cF)
cH：后轴的滑移刚度(图1中的cR)
δ：转向角
横摆角速度
横摆加速度
lV：重心和前轴之间的距离(图1中的lF)
lH：重心和后轴之间的距离(图1中的lR)
MZ：额外输入的横摆力矩(图1中的MZ,eff)
J：车辆的横摆惯性力矩(图1中的θ)
在此，由(辅助系统的)侧向控制器请求的横摆力矩优选地用于横摆力矩MZ，即，被输入到参考形式中。
可选择地，实际输出的横摆力矩优选地用于横摆力矩MZ，即，被输入到参考形式中。特别是在所请求的横摆力矩由于能够输出的制动力在物理上受到限制而无法实现的情况下，这是有利的。
优选地根据车轴的左右车轮的制动压力来计算实际输出的横摆力矩。
为了确定实际的横摆力矩，例如采用下列程序：根据一个车轴的左侧车轮的制动压力与右侧车轮的制动压力之差来计算制动力矩差。利用车轮的半径将制动力矩差转换成两个制动力。利用半轨宽度将制动力转换成随后添加的两个横摆力矩u(ΔMBrk,eff,Fa和ΔMBrk,eff,Ra)。
在车轮滑移控制器的控制过程中，制动压力可能发生急剧变化。制动压力由此不再反映实际的制动力以及得到的车辆的横摆角速度的变化。因此，优选地，特别是借助PT1滤波器(图1中的方框9)，要么对车轮制动压力要么对由其计算出的横摆力矩进行滤波，以滤除急剧变化。例如(图1)，滤波器的时间常数是300ms。
图1示出了用于实现单轨模型的计算的示例性计算模型。模型11还包括考虑轮胎特性(方框10)，即，横向力对滑移角(偏滑角)的依赖性。
根据第一示例性实施例，将横摆力矩MZ(或图1中的MZ,eff)直接输入到单轨模型中，例如，输入到单轨模型的动量矩定理中。因此，将额外输入(横摆力矩MZ)添加到行驶稳定性控制系统的单轨模型中。这有利地在加法器12中完成。
以这种方式，在ESP参考形式(设定横摆角速度)中还考虑了辅助系统对车辆的预期旋转。因此辅助系统对车辆的预期旋转不会被ESP干预抵消。
另外，ESP能够检测过度转向的车辆，并且能够在不必完全中止旋转的情况下抵消过度转向。
根据本发明的方法的第二示例性实施例，作为在第一示例性实施例中直接输入到单轨模型中的替代方案，横摆力矩MZ被预先转换成对应的转向角δvirt。
例如，使用下列公式计算虚拟转向角δvirt：
虚拟转向角δvirt与横摆力矩MZ产生相同的稳态横摆角速度。
将转向角δvirt添加到实际转向角δ中。然后，将虚拟转向角δvirt与实际转向角δ之和预定义到单轨模型中。这避免了向单轨模型添加额外的输入。
根据本发明的方法的另一优选实施例，(辅助系统的)侧向控制的运动学控制器尤其根据横摆力矩MZ来计算车辆的设定横摆角速度。当(ESP干预的)行驶稳定性控制系统被激活时，行驶稳定性控制系统(ESP的横摆角速度控制器)改变为辅助系统的该设定横摆角速度。
在ESP参考形式中考虑了由辅助系统请求和/或实施的横摆力矩。
因此，避免了在执行中妨碍辅助系统的由横摆角速度控制器实施的ESP干预。
另外，不必利用可能的ESP干预来中止侧向运动。
横摆力矩优选地通过额外输入来转换为ESP参考形式。
替换地，横摆力矩优选地被转换成对应的转向角，该转向角被添加到实际转向角中。

Claims (11)

1.一种用于执行具有带行驶稳定性控制系统的制动系统的机动车辆的控制的方法，在所述系统中，将特别是测得的实际横摆角速度与利用模型计算的设定横摆角速度进行比较，其特征在于，在计算用于行驶稳定性控制系统的设定横摆角速度期间，考虑用于车道引导或车道保持或横向引导的辅助系统的辅助控制的横摆力矩(MZ)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述横摆力矩是辅助控制所请求的设定横摆力矩，特别是所述辅助系统的侧向控制器所请求的横摆力矩。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述横摆力矩为特别是在辅助控制期间实际输出的横摆力矩。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据车轴的左右车轮的制动压力来计算实际输出的横摆力矩。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在用于计算设定横摆角速度的模型中考虑转向角(δ)和车辆速度(vref)，特别是行驶稳定性控制系统的车辆参考速度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在用于计算设定横摆角速度的模型中考虑实际转向角(δ)和横摆力矩(MZ)，所述实际转向角和横摆力矩尤其是所述模型的输入变量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述模型是单轨模型，并且将所述横摆力矩(MZ)输入到所述单轨模型的动量矩定理中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，将所述横摆力矩(MZ)转换成对应的转向角(δvirt)，该转向角(δvirt)被添加到实际转向角(δ)中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在用于计算设定横摆角速度的模型中考虑对应的转向角和实际转向角之和，该和尤其是所述模型的输入变量。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述设定横摆角速度通过所述辅助系统的控制器、特别是侧向控制器来计算，并且被提供给所述行驶稳定性控制系统。
11.一种电子制动控制单元，所述电子制动控制单元连接到至少一个车辆传感器，特别是转向角传感器和/或横摆角速度传感器和/或车轮转速传感器，并且能够通过致动器的致动来引起与驾驶员无关的在机动车辆的各个车轮处的制动力的建立与调制，其特征在于，通过所述制动控制单元执行上述权利要求中任一项所述的方法。
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