用於車輛的使用一個表徵任何輪胎的不變量的自動穩定控制系統的製作方法
2023-05-24 10:55:56
專利名稱：用於車輛的使用一個表徵任何輪胎的不變量的自動穩定控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於控制車輛穩定性的系統，更具體地，其功能旨在當施加制動的時候，避免車輪抱死，即通常通過術語「ABS」而了解的(那樣)，而且目的在於以先進的形式，通過自動地作用於一個車輪的制動器，例如，通過術語「ESP」而通常為人所知的系統中，或者通過作用於任何一種其他的操作器(actuator)(四輪操縱，有效防滾，……)，保持該車輛在穩定的路徑上。
背景技術：
眾所周知，如果以一個對應於摩擦係數最大值使胎面(tread)滑移(slip)G，車輛的制動將更加有效。該摩擦係數的最大值被稱作μmax。但是一般的駕駛員不能夠控制剎車使得滿足這個條件。
最初所謂的「ABS」制動系統自動地調整制動力(實際上，剎車操作器目前通常是液壓傳動裝置，一種ABS系統調節該液體壓力)，以便使輪胎的運行在最大附著左右來回擺動。該過程牽涉到最大附著(grip)，是為了在減少制動力之前，能夠通過啟動抱死該車輪(旋轉的車輪突然減速)，檢測到它，使得恰好再次低於該最大附著。然後該制動力被自動地再次增加直到其超出該最大附著，然後減小，如此類推。
然而，這種方法涉及暫時地超出對應於該摩擦係數的最大值μmax的滑移Gmax，然而理想狀況將是以一欠缺接近目標滑移而沒有曾經超出該目標滑移。重要的是注意到，一個稱作Gmax的通常不是該滑移最大可能的值，但是實際上對特定的滑移，在其上摩擦係數具有其最大可能的值。
剎車的效率取決於在對應於最大摩擦係數的滑移附近滑移變化的精度(fineness)。當這裡唯一關心的是減少的量的時候，效率撇開提供車輛駕駛員一定的能力以使其能在緊急煞車時使車輛拐彎的ABS系統的益處。因此，在本發明的上下文中，剎車距離就越短，煞車就被認為越有效。在該剎車不處於最大附著係數的水平期間，也就是，在過度滑移期間和在不足的滑移期間，上述的制動效率被削弱。
最初所謂的「ABS」制動系統，其中已經如上所述的功能在自動適應不同的輪胎方面佔優勢。這個特徵是重要的，因為已知，例如冬天輪胎以最大摩擦係數的滑移顯著地大於夏天輪胎以最大摩擦係數的滑移，正如眾所周知的，新輪胎以最大摩擦係數的滑移大於舊輪胎以最大摩擦係數的滑移。令人遺憾地是，由這種自動控制的輪胎所引起的振動是使人厭惡的，並且甚至可以具有影響駕駛員減少在剎車踏板上的壓力。這種制動系統被說明，如由美國專利3,980,346，其中描述了一種上述的系統的改進。
這種系統能夠適應各種各樣的輪胎。為了這麼做，壓力被分階段地增加。
因此，車輪轉動速度的變化被觀察，然後從中推導出是否壓力需要被增加或者減少，這種自動控制是「自適應的」，但是容易地產生振動。
目前，車輛穩定性控制系統自動地調節該制動力，為的是達到一個預定的目標滑移，該預定的目標滑移被假定對應於最大摩擦係數。
在這種情況下，因此車輛制動系統目的在於保持一個制動力，使得踏板作用於所選定的滑移的最佳水平上。上述的系統連續地測量每個車輪VTyre的轉動速度。
利用一種特定的算法(參見例如美國專利5,402,345)，獲得該車輛速度的一個估計值VVehicle。因此，該瞬間的滑移G＝1-VTyre/VVehicle的一個估計是可得到的。理想地，只要這個估算的滑移保持在該最佳滑移之下，該制動力沒有必要被降低，或者如果用於自動剎車推進的功能被激活(參見例如美國專利5,816,666)甚至可以被自動地增加。當獲得最大的可允許的制動力的時候，該制動壓力被調節，以便保持一個最佳滑移Gmax，也就是說，該滑移對應於最大摩擦係數(μmax)。
以下確定該最佳滑移。在EP專利申請0503025中，這是從一個給出G值的參考曲線中進行的，該G值目的在於作為估算的摩擦係數μ和同樣地估算的車輛速度的函數。該摩擦係數μ的估計如下進行。當在勻質地面上沿直線剎車的時候，輪胎在地面上的制動力FX是根據該制動壓力和該車輪和其制動器的製造(construction)參數確定的。藉助於對所有輪胎施加的所有壓力FX的認識，因此，考慮到該車輛特性、(運輸的)荷載，及每個車輪上負荷變化，計算車輛的減速度是可能的。由此，推導出一個施加於每個輪胎的垂直載荷FZ的近似值是可能的。因此獲得該摩擦係數=FXFZ]]>的一個估計。如果通過估計或者測量該相應的橫向力FY是已知的，該摩擦係數的一個更加精確的估計由公式=FX2+FY2FZ]]>給出。在本發明的上下文中，這二個估計將被認為是等價的。類似地，在本發明的上下文中，在加速的情況下，關於剎車陳述的每件事物是有效的，這對於所屬技術領域的專業人員來說是顯而易見的，換句話說，當然即使用於改變它們的操作器不相同，作為對於考慮涉及的附著，制動力與驅動力是等價的。
此外，通過參考該所述的參考曲線，建立用於該估算的滑移G的參考係數μ是什麼。只要該當前估算的滑移小於該目標滑移，該滑移被增加直到該滑移值大體上相同為止。這個第二個系統的一個優點是關於該最大滑移比第一個具有更少的振動。
令人遺憾地是，這個參考曲線是用實驗方法預先確定的，因此用於有限數量的輪胎，不能考慮到超出這些使用條件的車輛輪胎裝備的實際狀況，例如輪胎充氣壓力、磨損程度等等。雖然這種自動控制原理實際上能夠限制或者消除該振動，但剎車效率被更加削弱，因為實際上使用的輪胎本身需要一個以最大摩擦係數的滑移，其與在該參考曲線中實際上程序設計的是非常不同的。
本發明的目的是通過提出一種對工作於車輛上的輪胎的自動控制原理以克服以上所述的不利情況，其中第一個方面涉及輪胎的滑移(slip)，第二個方面涉及輪胎的滑動(drift)，它們都是自適應的，類似於在上面簡短地說明的第一種已知的方法，其目標更積極，類似於第二種方法，在一個最佳滑移或者以最佳偏離工作條件下，具有更小的振蕩，也就是無需超出附著限制。
發明內容
本發明的一個目的是，依據考慮的該輪胎實際的滾動條件，藉助於在車輛上獲取儘可能簡單的測量，以及藉助於儘可能少的測量，在剎車(或者在驅動力之下)期間推算與最大摩擦係數μmax有關的滑移。
本發明是以下面詳述的觀測為基礎的，允許一個不變量被識別，也就是，與它們使用的輪胎和地面兩者無關的，具有恆定值的參數。
按照第一個方面，本發明涉及一種用於控制車輛穩定性的系統，包括對於意欲在地面上滾動的輪胎給予一個縱向力的裝置，用於調節該縱向力的裝置，並且包括一個至少使用對應於預先確定的摩擦係數μ值的參數滑移GOpt的控制器，所述控制器包括用於如下計算所述參數的裝置·在每次起動對於該輪胎給予一個縱向力的裝置時，以便至少二個不同的水平「i」的縱向力的每個都對應於一個滑移Gi，在沒有附著損失的條件下，確定摩擦係數μi的值；·確定通過原點和通過(Gi，μi)的直線的斜率αi；·通過直接計算或者通過從足夠數量對的(αi，Gi)的一個合適的回歸以便模擬變化曲線αi＝f(Gi，Ap)，計算係數Ap。
·通過使用一個預先確定的不變量「Invt」計算該最佳滑移GOpt；·作用於該裝置以便對於輪胎給予一個縱向力，使得保持滑移在其最佳值GOpt。
在本發明中，摩擦係數可以按如上所述估算，或者當然以任何的其他的方式，例如根據在輪胎或者其環境中執行的測量。因此獲得一個根據滑移輪胎運行的模擬(前述的變化曲線)，可以發現涉及在一個預先確定的最佳水平的滑移控制的應用，尤其是例如涉及在對應於輪胎的最大附著的滑移的控制，如已經強調的兩種情況，其中一種情況是由輪胎傳遞的縱向力是一個制動力，以及其中一種情況是通過該輪胎傳遞的縱向力是一個驅動力。
應當注意到，在本發明的上下文中，無論其正在處理的附著特性的外胎面是充氣輪胎或者非充氣的彈性外胎，或者其他的履帶。術語「輪外胎面」、「輪胎」、「外胎」、「彈性外胎」、「履帶」乃至「車輪」被解釋為等價的。
在另一個優選的應用中，本發明涉及在接近於該橫向力的飽和的運行區域中，通過對工作與車輛的輪胎或者彈性外胎產生的橫向力的分析。
因此，按照第二個方面，本發明涉及一種用於控制有至少一個輪胎在地面上滾動的車輛穩定性的系統，該車輛裝備有用於控制所選參數「λ」的系統，該參數λ決定於車輛駕駛員傳遞到控制裝置的命令及路徑控制器傳遞的命令，旨在維持輪胎以預定的滑動力(drift thrust)目標值Ftarget運行，路徑控制器使用至少一個最佳滑動角(drift angle)值δOpt，其相應於最大滑動力，所述的控制包括用於執行下列操作的方法·每次激活系統控制所述參數「λ」，對於輪胎滑動角δ的至少兩個不同等級「i」，記錄不同的FYi值，和估計或者測量的滑動角δi，·確定通過原點和(δi，FYi)的直線斜率αi，·通過直接計算或者對足夠數量的(αi，δi)進行合適的回歸，計算係數Ap，以便模擬一個變化曲線αi＝f(δi，Ap)，·通過使用一個預定的不變量「Invt」，計算與滑動力最大值Ftarget相關聯的一個最佳輪胎滑動角δOpt；·當滑動角δ接近δOpt時產生一個警告信號。
本發明涉及用於控制車輛穩定性的系統。這既涉及目的在於當施加剎車的時候避免車輪抱死的功能，通常通過術語「ABS」可知道，或者涉及目的在於就物理上可允許的限制而言自動地增加制動力，以及用於控制車輛穩定性的更完善的形式的系統，其目的在於，通過自動地和有選擇地作用於一個車輪剎車，和/或通過自動地和有選擇地作用於一個或者若干車輪的操縱，或者作用於任何的其他操作器，使車輛的行為受到影響，保持該車輛在穩定的路線上。
下面將參考附圖更詳細地解釋本發明，其中圖1是一個示出按照本發明的自動控制過程的方框圖；圖2是一個關於滑移的摩擦係數變化的曲線，在相同的滑移下的通過原點和相同滑移的以前曲線上的點的割線的變化曲線；
圖3是一個與滑動角相關的滑動力的變化曲線，以及在相同的滑動角下，通過原點和相同滑動角的以前曲線上的點的割線的變化曲線；圖4示出若干在不同的試驗條件之下相對於相同的輪胎的滑移的摩擦係數的變化曲線；圖5示出對多種輪胎和不同的試驗條件的摩擦係數μmax和相關的滑移Gmax的位置；圖6示出一個相對於滑移的摩擦係數變化曲線的典型示意圖，其中已經標明了二個特定的點摩擦係數μmax和與其相關的滑移Gmax，以及與通常由Gmax/2標記的，主要在滑移Gmax的50％的摩擦係數μ50％相對應的常規點；圖7示出對多個輪胎和不同條件下，在坐標上，與摩擦係數μmax(與摩擦係數μmax相關的滑移)的商μ/G(為Gmax)和摩擦係數的值(與摩擦係數μmax相關的滑移的50％的滑移)的商μ/G(在Gmax的50％處)相對應的點的位置；圖8示出一個典型的摩擦係數相對於滑移變化的曲線示意圖，並且示出通過原點的割線的軌跡，以及3個特定的滑移的曲線；圖9示出一個典型的，作為與通過原點和同一滑移下的摩擦係數的變化曲線上的點的割線的斜率的滑移的函數的線性變化的曲線；圖10示出一個通常應用於相對於X的Y的變化，對於特定的X，Y呈現一個最大值，以及在Y最大值處單調增的現象曲線。
具體實施例方式
本發明以下列觀測為基礎。
圖4示出作為滑移的函數的摩擦係數μ的不同曲線，該滑移適合於測試於不同的地面上，以2巴的充氣壓力的MICHELIN XH1 195/65-15輪胎。圖5示出按速度、輪胎負荷等，對應於不同的輪胎、不同的地面和不同的測試條件的大量的測試得出的摩擦係數μmax和對應的滑移的位置。可以看出如果沒有錯覺的話，難以找到一個回歸允許使用這樣一個方法正確地掌握附著的物理現象，因為這些值很分散。
因此本申請人已經在某種方式上進行研究，將在下面解釋。執行對於G＝Gmax和對於G＝Gmax/2(也表示為「50％」)(參見圖6)計算出的商μ/G的分析。
圖7示出對大約400個測試中，作為μ/Gat 50％ of max比值的函數的μmax/Gmax的比值，即在確定一個平均值之前總計3000個測量。圖7反映多個地麵條件和不同的輪胎，以及試驗條件(負荷、速度、壓力)，其本身是可變的。其允許獲得一個評價，在上面給出的該不變量「Invt」極好的實驗驗證。
人們發現，無論考慮什麼輪胎，該測試條件是G(G=Gmax)G(G=Gmax/2)0.58.......(1)]]>上述的比值是一個在此處下面表示的不變量「Invt」。
下面，考慮曲線μ(G)(參見圖8)的平均斜率。讓我們稱呼這個斜率為α。其保持為μ＝α·G假定這個斜率是隨著G線性地變化(至少在曲線的第一部分非常近似)。因此，計算直線α(G)的方程是可能的(假定線性變化，見圖9)α＝α·G+b(2)根據這個等式和前面部分所述的不變量「Invt」，可以寫成aGmax+b=Invt(aGmax2+b)]]>按照本發明，其中的這個Gmax是這樣被推出的，它是車輛制動系統控制器所針對的目標，並且Gmax=-ba1-Invt1-Invt2]]>允許Gmax被計算(更準確地，當外胎面以摩擦係數μmax活動時的有效滑移)的這個原理使得，無論輪胎的類型怎樣，無論磨損或者老化的程度怎樣，以及無論輪胎使用的環境怎樣，確定目標G的值成為可能。
另外，儘管上述的等式(2)示出一個線性回歸能使作為滑移G的函數的摩擦係數μ的變化的演繹被非常準確地模擬，已經發現，如果審慎的選擇是用最適當類型的回歸構成，所提出的過程的精度就會被改進的。這樣，適當類型的回歸的選擇被包括在本發明中，其提出了一般如以下所說明的調節過程。
由於上面的觀察基於相對於滑移G的摩擦係數μ的變化曲線，對於輪胎的滑動角δ的函數的橫向力FY，它們仍然是有效的，因為這樣的現象具有一個非常相似的特性曲線。因此，本發明應用於處理下面性質的物理現象-讓X為輪胎的滑移G(本發明的一個方面)，或者輪胎的滑動角δ(本發明的另一個方面)，X被測量或者估算。
-讓Y分別為輪胎的摩擦係數μ(本發明的一個方面)，或者輪胎的橫向力FY(本發明的另一個方面)，Y被測量或者估算。
目標是對於一個從低X開始的過程Y(X)，使得Y值儘可能快地達到最大值。一個魯棒性算法(robust algorithm)在這裡被提出，其特別是在實際測量(或者估計)(通常受到輸入X和輸出Y的噪聲的影響)的情況下，允許在沒有它的先驗知識的情況下和沒有超出最大值的需要的情況下，獲得最大值。該方法不需要Y的絕對值。
使用是由隨後的觀察構成，其對於滑移方面和滑動方面是有效的√最大值(Xmax)處的正割和在X＝Xmax/2處的正割之間存在一潛在關係。典型的關係是一個恆定商值(不變量)。這個不變量必須根據該方法對具體現象的每個應用確定。
一個實用的，沒有限制的用於確定不變量的方法如下Invt=YX(Xmax)YX(pXmax)]]>其中，p值總是正值並且低於1。有利地，p值在0.25到0.75之間。P值越低，方法準確性越低，但是自動控制的反應越大。相反地，P值越高，方法準確性高，但是由於最終獲得值太接近於最大值，反應越低。這是為什麼p的優選值為0.5的原因。
將總是保持0＜Invt≤1。前面考慮的作為一個在物理現象中的本徵不變量表示的量「Invt」，實際上有一定自由度，其使得對於在一個特定領域的任何應用中，在特定系統的精化過程中，通過提供一個整定參數，算法被細微調整。
典型地，下式將作為第一近似值被考慮Invt=YX(Xmax)YX(Xmax2)[Eq]]]>√作為一個X的函數的正割的變化可以被一個簡單的內插曲線(典型的，線性或者指數或者甚至是冪)調整。調整可以被實時執行。隨後可能在最大值Xmax達到之前，從其中推出它的位置(外推法)。
其他類型的適合於作為X的函數的正割的關係的回歸可以被使用，在這種情況下，宜於解決相應的系統(將在最大值處的正割值和半值聯繫在一起的等式[Eq])，從而獲得Xmax的解析或者近似公式。有關Y的刻度誤差(scale error)(例如，Y系統地被高估50％)不能改變Xmax的預計值，並且這使得刻度效應有一個非常有利的低靈敏度。
本發明依靠物理曲線的不變量，通過使用所有的可用相關信息，當朝著最大值「上升」期間數值前進時推導出「測量」的最大值。
圖1示出所提出的算法，其主要的步驟如下1.根據實際可能性，通過測量或者估計獲得多個點(Xi，Yi)。合適的做法是至少取兩個值。確保Xi是一個有效的非零值，並且最小閾值這裡可以被用於排除太低以至於無關的值。
2.用前面的值計算正割值，正割值由直接計算αi＝Yi/Xi求得，或者通過執行一個適當的回歸求值，例如，線性的XX=Xj2,]]>∑Y＝∑Xj·Yj，i=XYXX,]]>鑑於所有的下標點都小於或者等於i，以便消除噪聲。這是因為線性回歸本性上在每個獨立的點上對測量噪聲的敏感度更少，如果考慮足夠數量的點，幹擾傾向於「彼此抵消」(參看，基本統計特性)。這個方法特別有利，因為，和過去不同，所關心的並不是幾個單獨的值(由於噪聲變得不準確)而是趨向於從多個值中顯現出來。多個(αi，Xi)對因此而獲得。
3.用(αi，Xi)計算回歸，回歸是從足夠數量「n」個測量點或者估計點中計算的，典型的是5個點，儘管這必須根據所討論的物理現象和噪聲等級來精確化。
·線性回歸的情況ALin=nX-XnX2-(X)2,]]>BLin=X2-XXnX2-(X)2]]>·指數回歸的情況AExp=nXLn-XlnnX2-(X)2,]]>BExp=LnX2-XLnXnX2-(X)2]]>A和B因此通過最合適的回歸獲得。除了所指出的回歸以外的其他的回歸可以被使用，可被考慮的各種回歸對於本領域的技術人員來說是眾所周知的，他能夠獲得所選擇的回歸係數。
4.計算Xmax的估計·對於線性回歸的情況，獲得如下結果Xmax=-BLinALin1-Invt1-pInvt,]]>並且α＝ALin·X+BLin·對於指數回歸的情況，獲得如下結果Xmax=Ln(Invt)pAExp,]]>並且=eAExpX+BExp]]>5.當知道了Xmax，根據該方法的具體使用，最合適的參數受到作用。例如，參數X的值是被自動控制的，以至於保持其在Xmax的值。
6.儘管不是非常有用，進行如下步驟直到計算出Ymax的估值·對於線性回歸的情況，如下述確定Ymax，其中Ycoeff-lin是一個實驗調整的係數Ymax＝YCoeff_lin·Xmax·(ALin·Xmax+BLin)
·對於指數回歸的情況，Ymax是如下述的來確定的，其中Ycoeff-exp是一個實驗調整的係數Ymax=YCoeff_expXmaxeAExpXmax+BExp]]>Ymax計算的舉例線性Ymax=Xmax0.75(ALinXmax+BLin)]]>指數Ymax=Xmax1.19eAExpXmax+BExp]]>進行小的校正以預測Ymax的值可能是有用的，由於最大值周圍的曲率不能與所考慮的用於正割值近似的函數的類型嚴格對應。根據本發明的應用，校正係數(在線性情況下1/0.7＝Ycoeff-lin，或者在指數的情況下1/1.19＝Ycoeff-Exp)可以一個接一個地用實驗方法進行調整。
一些本發明可能的應用現在將更詳細的被檢驗，剩餘部分的描述既不是有限的也不是徹底無遺的。
例1在某一摩擦係數下的工作於一車輛的輪胎的運行的自動維護，例如，在最大摩擦係數μmax下讓我們返回到有關縱向附著(grip)的應用舉例μ(G)。在這種情況下，正像在這個說明書的引言部分已經闡明的，Y是一個輪胎的摩擦係數μ，也就是說縱向力，例如，驅動力或者制動力，用施加的垂直力(也就是說施加到輪胎上的負荷)除的商數，並且X是輪胎的滑移G的比率(當在輪胎的速度和車輛的速度之間沒有滑移的時候G＝0％，並且如果輪胎被旋轉抱死G＝100％)。典型地，取決於環境(地面的種類(瀝青，混凝土)，幹的或者溼的(水量(waterlevel))，溫度以及輪胎的磨損程度)，作為一個滑移G的函數的值μ可以變化很大(在冰上μ大約是0.15，在幹的地面上大約是1.2)。可以參考圖4，其示出對於一個新的XH1 195/65R15，(輪胎)在負荷和速度狀態下測量的作為滑移G的函數的μ的幾個曲線。
本發明所提出的系統特別允許滑移G的自動控制，以便保持其在一個預定的最佳值GOpt。所述的預定滑移GOpt更具體地且以一種非限制的形式被選擇，如此以至於摩擦係數的預定值基本上與值μmax相對應。在這種情況下，習慣地將這個特定最佳值稱為Gmax。
已經發現，這個輪胎的最大值的位置取決於地面而變化。另外，有時沒有一致性。對於所達到的相同的最高水平，可能有兩個相應的滑移。儘管如此，存在一個這些曲線共享的不變量「Invt」。
通過將用於確定不變量的等式應用到作為滑移的函數的摩擦係數的分析，特別的，不變量的計算如下Invt=G(Gmax)G(pGmax),]]>並且p有一個低於1的正值。
就p而言，正像前面所說明的，其值優選地在0.25到0.75之間，例如0.5，讀者可以參考前面的有關p值的選擇結果的一般表述。
這樣，獲得如下結果G(G=Gmax)G(G=Gmax/2)0.58]]>通過處理一參數X(參數X比如是滑移G，其相應於另一個參數Y，比如摩擦係數μmax的最大值)在一第一值和一在第二值(該第二值相應於第一值的50％，比如前面提到的滑移的50％)的數據而引入一不變量「Invt」。已經看到，在50％處理的選擇是任意的，如果處理在與摩擦係數μmax相應的滑移的25％或者75％處進行，也可以獲得不變量。因此，這個選擇是每個特定應用所特有的實驗階段的一部分。
隨後，宜於確定斜率αi。通過直接計算αi＝μi/Gi執行，或者使用一個適當的回歸，例如，線性回歸，如下GG=GJ2,]]>∑Gμ＝∑Gj·μj，i=GGG]]>或者兩個特定的參數Ap，即A和B，通過以下的線性回歸計算，應用於「n」個測量或者估計點ALin=nG-GnG2-(G)2,]]>BLin=G2-GGnG2-(G)2]]>接著，其中線性回歸被使用，GOpt被計算，如下GOpt=-BLinALin1-Invt1-pInvt,]]>並且α＝ALin·G+BLin如果必要，可繼續進行，直到確定相當於GOpt的μ的值，如下，其中μcoeff_lin是一個用實驗方法調整的參數μ＝μCoeff_lin·GOpt·(ALin·GOpt+BLin)以下用正割線性近似法所確定的圖表，示出以相同的MICHELINXH1 195/65-15輪胎，2巴(bar)的充氣壓力在各種地面上測試，由測試結果計算出的最大滑移
或者，兩個特定的參數Ap，即A和B，通過以下的指數回歸計算AExp=nGLn-GlnnG2-(G)2,]]>BExp=LnG2-GLnGnG2-(G)2]]>接著，其中指數回歸被使用，GOpt被計算，如下GOpt=Ln(Invt)pAExp,]]>並且=eAExpG+BExp]]>如果必要，可如下進行，直到確定μmax的值，如下，其中μcoeff_exp是一個用實驗方法調整的參數max=Coeff_expGOpteAExpGOpt+BExp]]>對於任何類型的輪胎或者任何類型的地面，這個原理可以被應用於確定最大附著，這證明對於軌跡控制系統的可靠性是非常有利的。
所提出的方法是自適應和非常穩固的，由於只有摩擦係數的變化被處理而不是它的絕對值。已經發現，對噪聲的敏感度非常的低。
被應用到輪胎的縱向附著作為滑移的函數的上述方法的內在本質意味著在一個車輛制動系統中的輪胎的縱向附著的建模是非常合適的。
已經知道當車輛制動系統有效時，然而由製造商選擇有限數量的輪胎而被優選，且不適用於實際安裝在車輛上輪胎。特別地，正像所知道的，不適用於行為完全不同的冬天裡的輪胎，特別是在給定的地面上以力FX進行附著和滑移。因此，如果能自動適應在車輛上實際使用的輪胎，車輛制動系統的效率能夠被提高。
當然，在目前非常普遍設計的內燃機車輛的情況下，這種，傳遞滑移到輪胎的裝置基本上是制動狀態下的剎車閘，和在驅動力下的引擎管理系統。本領域的技術人員採用本發明到其他的車輛設計中，例如電動車輛，並不困難。
當然，在這裡上面所描述的發明不排除這裡所描述的裝置以外的由其他包含其他滑移控制策略的程序加載的系統控制器，其可能在某種環境中更理想，例如，考慮到所估計或者所測量值(Gi，μi)，通過任一特定的裝置激活，傳遞一個滑移到輪胎。
特別是，用於確定不變量的一個好的方法如下Invt=G(Gmax)G(pGmax),]]>再者，更特別的是，並且p有一個在0.25到0.75之間，典型的是0.5的值。
在本發明的一個特定具體實施方式
中，用於調整滑移的裝置對剎車控制起作用。在本發明的另一個具體實施方式
中，用於調整滑移的裝置對車輪上的驅動轉矩起作用。
目的在於生成一個新的算法，尤其是對車輛制動系統有用的，允許在前面所提供的不變量「Invt」的基礎上確定摩擦係數μmax的位置。作為一個提示，這樣的系統執行摩擦係數μmax的估計，隨後依據參考曲線選擇一個最佳滑移。目的是用下面所述的代替這些步驟。
這個原理的實現需要在ABS控制器中進行少許的修改·優選地，計算頻率超過40Hz。
·優選可取地，調節ABS觸發，以便於有時間獲得足夠多數量的點(有代表性的)，使得目標計算可靠。
·證實排除太低的滑移(例如，相當於一個滑移少於1％)的測量點是有利的。
·為了獲得一個非常高精度的滑移G，用指定的裝置而不是通過車輪速度數據處理(GPS，地面觀察，……)獲得車輛速度是有利的。
使用上面所提出的新算法，在車輛上實際可用輪胎的整個範圍內，車輛制動系統的效率將非常良好。
所開發的新算法允許系統自動適應任何類型的輪胎，而不需要先驗知識(priori)，任何額外的傳感器和在輪胎胎面上的任何測量。此外，這個算法排除了為一種給定的車輛選擇的輪胎進行微調的需要。
正像上面所規定的，該方法使獲得的結果不僅有測量值還有估計值成為可能。有關實際(而不是估計的)的力FX，FY和FZ的信息能夠使得有更準確的目標和/或進行真實性檢查成為可能，這樣提高了車輛制動系統的穩定性。
例2工作於車輛輪胎的運行分析和揭示的橫向力Fy(也叫做滑動力)分析，該輪胎處於滑動狀態以下將說明另一個應用。它包括將橫向力Fy表徵為一個輪胎的滑動角δ(滑動角δ是車輪平面在地面上的投影與在地面上的輪胎的速度矢量之間的夾角)的函數。一個最佳滑動角δOpt，例如，在輪胎達到最大橫向力Fy時的滑動角可以被預定，並且橫向力Fymax可以被預定。最大橫向力對例如轉彎時的車身的平衡是至關重要的。
在橫向力Fy和滑動角δ之間的關係是與前面部分中的μ和G之間的關係相同。因此，可以舉例確定不變量，如下Invt=F(Opt)F(pOpt)]]>至於所涉及的p，正像前面所說明的，它的值在0.25到0.75之間，例如，0.5，讀者可以參考上面的關於p值選擇結果的一般表示。在這種確切的情況下，「Invt」的量值特別高。為了避免幹擾正割值確定的滑動值太低，當保持最小滑動角閾值2°時得到0.8。
圖3是一個滑動力變化的曲線，關於滑動角和在相同滑動角處通過原點和在相同滑動角處的先前曲線點的正割的變化。對於被加載5000牛頓的一個Michelin Primacy 235/55R17輪胎，沒有外傾(camber)，用該方法估計的最大滑動角是5.5°，並且所估計的最大滑動力是5935牛頓。
接下來，宜於確定斜率αi。通過直接計算αi＝Fi/δ，或者一個適當的回歸，例如，線性回歸，執行如下=j2,]]>∑δF＝∑δj·Fj，i=F]]>或者兩個特定的參數Ap，即A和B，通過以下的線性回歸計算，應用於「n」個測量或者估計點ALin=n-n2-2,]]>BLin=2-n2-2]]>接著，其中線性回歸被使用，δOpt被計算，如下Opt=-BLinALin1-Invt1-pInvt,]]>並且α＝ALin·δ+BLin通過應用這種方法，可以預定在滑動角δ大約為6°，橫向力(Fy)將達到最大值。這個信息是有用的，因為隨後知道輪胎在開始滑移之前不再有多的用於橫向推力(transverse thrust)的勢能(橫向推力的飽和，可以防止車輛轉向)。
如果必要，可能繼續進行，直到確定相應於δOpt的F的值，如下，其中Fcoeff_lin是一個用實驗方法調整的參數Fmax＝FCoeff_lin·δOpt.(ALin·δOpt+BLin)否則，兩個特定的參數Ap，即A和B，通過以下的指數回歸計算，應用於「n」個測量或者估計點AExp=nLn-lnn2-2,]]>BExp=Ln2-Lnn2-2]]>接著，其中指數回歸被使用，δOpt被如下計算Opt=Ln(Invt)pAExp,]]>並且=eAExp+BExp]]>如果必要，可能繼續進行，直到確定Ftarget的值，如下，其中Fcoeff_exp是一個用實驗方法調整的參數Fmax=FCoeff_expOpteAExpOpt+BExp]]>按照這個方面，由本發明提出的用於控制輪胎運行的方法，包括一個橫向力最大時，預測輪胎的滑動角值δ的階段，如果滑動角足夠使形成滑動力的能力飽和，設定一個警告信號，如果在滑動力上太接近於輪胎的最大能力，就能給駕駛員一個警告，或者，在一個更高級的形式集成於一個自動控制車輛穩定性的系統，即使警告信號出現，採用任何別的適當的校正步驟，車輛的速度被自動地限制或減少。
本發明也可以被應用到一個活動的車輛上(在前軸和/或後軸上有活動的轉向機構，或者一個對輪胎本身滾動的有效控制或者任何用於車輛橫向平衡的系統，這樣，對施加到輪胎上的橫向力起作用)，也就是說，也能夠按照來自系統的命令起反應，用於自動控制車輛的橫向穩定性。
在這點上，因而，本發明擴展到一個用於控制有至少一個輪胎在地面上滾動的車輛穩定性的系統，車輛被裝備有用於控制所選參數(在此以下稱為「λ」)的系統，根據在車輛上所使用的技術(例如所述參數「λ」是用於有效轉向的前輪和後輪的轉向機構，或者所述的參數」λ」是用於有效防滾的輪胎本身的滾動，或者參數「λ」是通過制動操縱器的穩定控制的制動力……)，依靠由車輛駕駛員傳遞到控制裝置的命令，和旨在維持輪胎於預定的滑動力Ftarget的目標值下運行，也就是說對每個軸的輪胎的滑動角有一個直接或者間接的結果，路徑控制器使用至少一個滑動角的最佳值δOpt，該滑動角與滑動力Ftarget的最大值相對應，所述的控制包括用於執行下列操作的裝置(在每個軸上操作——在前軸和後軸上的分配是不同的——，區別左右輪胎是理想的，在下文中所陳述的這個原則僅用於一個輪胎，但是本領域的技術人員可以將其用於所有的輪胎)·激活每個參數「λ」控制，對於輪胎滑動角的至少兩個不同等級「i」，記錄不同的FYi值，和相關的滑動角δi，·確定通過原點和(δi，FYi)的直線斜率αi，·通過直接計算或者對足夠數量對(αi，δi)進行合適的回歸，尤其是從包括線性回歸和指數回歸的組中選擇的回歸，計算係數Ap，以便模擬一個變化曲線αi＝f(δi，Ap)，·通過使用一個預定的不變量「Invt」，計算與滑動力最大值Ftarget相關聯的一個最佳輪胎滑動角δOpt；·當滑動角δ接近δOpt時產生一個警告信號。
正像前面所說明的，通過由直接計算或者回歸產生的模擬公式(上述的變化曲線)計算最佳滑動角值δOpt。特別是，用於確定不變量的一個好的方法，如下Invt=F(Opt)F(pOpt),]]>再者，更特別的是，p有一個在0.25到0.75之間，典型的是0.5的值。
在本發明的這個方面的一個特定具體實施方式
中，萬一產生警告信號，用於控制一個選擇參數的系統受到作用，以便保持滑動角δ在最佳值δOpt。在本發明的另一個具體實施方式
中，萬一產生警告信號，車速受限或者減小。
應該強調，並且這是重要的，有關作為滑移的函數的摩擦係數的利用和作為滑動角的函數的滑動力的利用的方面，它們不是互相排斥，完全相反的。尤其，對於一個自動控制車輛路徑的系統，同時利用這兩個方面是有利的。
權利要求
1.用於控制車輛穩定性的系統，包括對於在地面上滾動的輪胎給予一個縱向力的裝置，用於調節所述的縱向力的裝置，並且包括至少使用對應於預先確定的摩擦係數μ值的參數滑移GOpt的控制器，所述控制器包括用於計算如下所述參數的裝置·在每次起動對於所述的輪胎給予一個縱向力的裝置時，以便至少二個不同水平的「i」的縱向力，每個對應於一個滑移Gi，在沒有附著損失的條件下，確定所述的摩擦係數μi的值；·確定通過所述的原點和(Gi，μi)的直線的斜率αi；·通過直接計算或者通過從足夠數量對(αi，Gi)的一個合適的回歸以便模擬變化曲線αi＝f(Gi，Ap)，計算係數Ap；·通過使用一個預定的不變量「Invt」計算所述的最佳滑移GOpt；·作用於所述的裝置以便對於輪胎給予一個縱向力，使得保持滑移在其最佳值GOpt。
2.根據權利要求1所述的用於控制車輛穩定性的系統，其中所述的不變量被如下確定Invt=G(Gmax)G(pGmax),]]>並且p具有一個小於1的正值。
3.根據權利要求1所述的用於控制車輛穩定性的系統，其中用於調節所述的縱向力的裝置作用於所述的制動控制。
4.根據權利要求1所述的用於控制車輛穩定性的系統，其中用於調節所述的縱向力的裝置作用於所述的車輪的驅動力矩上。
5.用於控制有至少一個輪胎在地面上滾動的車輛穩定性的系統，所述的車輛裝備有用於，根據車輛駕駛員傳遞到控制裝置的命令和根據旨在保持輪胎運行於預定的目標值的滑動力Ftarget的路徑控制器傳遞的命令，控制所選參數「λ」的系統，所述的控制包括用於執行下列操作的裝置·每次激活系統控制所述參數「λ」，對於滑動角δ的至少兩個不同等級「i」，記錄各種FYi值及估計或者測量的滑動角δi，·確定通過原點和(δi，FYi)的直線斜率αi，·通過直接計算或者對足夠數量的(αi，δi)對進行合適的回歸，計算係數Ap，以便模擬一個變化曲線αi＝f(δi，Ap)，·通過使用一個預定的不變量「Invt」，計算與滑動力最大值Ftarget相關的一個最佳滑動角值δOpt；·當滑動角δ接近δOpt時產生一個警告信號。
6.根據權利要求5所述的用於控制車輛穩定性的系統，其中所述的不變量如下式確定Invt=FG(Opt)FG(pOpt),]]>並且p具有一個小於1的正值。
7.根據權利要求5所述的用於控制車輛穩定性的系統，其中所述的參數λ是所述的車輪的操縱指令，如果出現一個警告信號，用於控制操縱車輪的操縱指令的所述的系統起作用，使得在最佳值δOpt上保持所述的滑動角δ。
8.根據權利要求5所述的用於控制車輛穩定性的系統，其中如果出現一個警告信號，所述的車輛速度被限制或者降低。
9.根據權利要求1或者5所述的用於控制車輛穩定性的系統，其中所述的兩個特定的係數Ap、係數A和B是通過一個從由線性回歸和指數回歸組成的組中選擇的回歸計算的。
10.根據權利要求2或者6所述的用於控制車輛穩定性的系統，其中所述的p的值是在0.25和0.75之間。
11.根據權利要求10所述的用於控制車輛穩定性的系統，其中p是0.5。
12.在根據權利要求1至11任何一個所述的改進的系統中，不變量「Invt」作為調整變量使用。
13.用於控制車輛穩定性的系統，所述的車輛具有至少一個在地面上滾動的車輪，並且當受驗者被偏離的時候能夠起作用，包括一個用於推算輪胎的滑動角δ的值的步驟，這裡所述的橫向力是最大的，包括下列步驟·對於至少一對「i」的值確定估計(δi，Fi)；·確定通過所述的原點和通過(δi，Fi)的直線的斜率αi的對應值；·通過直接計算或者通過從足夠數量對的(αi，δi)回歸以便模擬變化曲線αi＝f(δi，Ap)，計算係數Ap；·通過使用一個預先確定的不變量「Invt」計算所述的滑動角δOpt的值；·當所述的滑動角δ接近於δOpt的時候產生一個警告信號；·如果出現所述的警告信號，自動地限制或者降低該車輛的速度。
全文摘要
用於控制具有輪胎的車輛的穩定性的系統，該系統包括一個至少使用對應於預先確定的摩擦係數μ值的參數滑移G
文檔編號B60T8/172GK1468765SQ0314255
公開日2004年1月21日 申請日期2003年6月13日 優先權日2002年6月13日
發明者G·萊維, N·方雅, G 萊維 申請人:米其林技術公司, 米其林研究和技術股份有限公司