专利名称：匹配于汽车摆动特性的行驶动力调节系统的制作方法
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、用于在一个倾翻临界状态时稳定汽车的方法，以及一种根据权利要求9的前序部分所述的、用于对于汽车进行倾翻稳定化的行驶动力调节系统。
具有高重心的汽车-例如轻型货车、运动实用车辆(SUVSportUtility Vehicles)或者轻型载货车特别是在以高的横向加速度转弯行驶时有绕纵轴倾翻的趋向。因此，在这类汽车中常常使用倾翻稳定系统，例如防止翻滚(ROPRoll-Over-Prevention)或者减轻翻滚(ROMRoll-Over-Mitigation)，这些系统在行驶动态临界状态时稳定汽车，并且减轻汽车绕纵轴作倾翻运动。例如
图1表示一种由背景技术已知的、具有ROP-功能的行驶动力调节系统。
图1为一个已公开的ROP系统的作了很大简化的方框简图，该系统主要包括一个具有一个ROP调节算法的控制设备1、一个用于识别倾翻临界行驶状态的传感装置2和一个用于执行稳定干预的执行器3。若控制设备1根据传感器信号识别到一个倾翻临界状态，则例如借助一个转向的外前轮上的制动操作干预行驶运行。另一些系统也借助另一种执行器、例如一个主动弹簧/阻尼系统(法向力分布系统)或者一个主动转向系统干预行驶运行。
在已公开的倾翻稳定系统中通常通过下述措施来识别一个倾翻临界状态测出一个描述汽车横向动力的参数(下面将该参数称作指示参数S)，并且对阈值进行监控，也就是说将指示参数和一个特征阈值进行比较，若超过阈值则执行一个稳定干预。通常所述指示参数也决定稳定干预的强度。
通常，所述指示参数是汽车的横向加速度ay的函数、汽车横向加速度的时间变化day/dt的函数和必要时其它影响参数P的函数。
图2表示流入到指示参数S的分析时的不同的输入参数。从附图中可以看出，根据一个函数4将输入参数ay、day/dt、P结合起来，并从中分析出指示参数S。最后，将如此获得的指示参数S输送到调节算法5。因此，倾翻稳定算法5的开通或者无效与横向加速度的大小或者它的梯度联系起来。
汽车的倾翻特性除了汽车的结构特性以外主要与装载有关。除此以外结构特征、例如悬挂，由于老化所致也可能发生变化，因此对汽车的倾翻倾向(Kippneigung)产生影响。在图1中所示的具有倾翻稳定功能ROM或者ROP的行驶动力调节系统中设有考虑这些影响。
因此，已公开的倾翻稳定功能ROP或者ROM常常是对8UV或者小型货运车特别敏感，也就是对高的载荷状态和软悬挂谐调。因此，在很低的横向加速度数值时就已触发一种稳定干预。这样做的缺点是在正常或者低载荷时发生倾翻稳定干预太早和太强烈。
因此，本发明的任务是提供一种用于对于汽车进行倾翻稳定化的方法、以及一种相应的行驶动力控制系统，采用这种方法和系统可简单可靠地掌握汽车的摆动特性，并且因此可在倾翻稳定的构思内考虑汽车的不同的载荷或者不同的技术状态。
本发明的这个任务通过在权利要求1以及权利要求8中所给出的特征得以完成。本发明的其它方案是从属权利要求的主题。
本发明的基本构思在于，从一个描述转向特性的参数(例如转向角或者转向速度)和一个描述摆动特性的参数(例如滚动率(Rollrate)或者弹簧弹性行程(Einfederweg))中估算出汽车的关于倾翻倾向的信息(以下只称“倾翻倾向”)，并且将倾翻稳定系统和如此求出的倾翻倾向相适配。优选地在汽车每次启动(点火1)之后在行驶过程中重新掌握汽车的倾翻倾向，并且在倾翻稳定中予以考虑。
对于在描述转向特性的参数(以下称为转向参数)和描述摆动特性的参数(以下称为摆动参数)之间的关系进行分析有如下优点，即可特别可靠地估算出汽车的倾翻倾向(或者摆动稳定性)，并且从而能在行驶动力调节中考虑不同的载荷状态和已变化的技术状态。
所求出的倾翻倾向例如可直接流入到指示参数S的分析机构中、并且因此影响稳定干预的触发时刻或者无效时刻。
关于倾翻倾向的信息也可有选择地流入到倾翻稳定算法中，并且影响到算法的特征特性或者参数，例如调节阈值、调节偏差-例如用于车轮滑移，或者影响到调节参数，例如制动力矩或者发动机扭矩。因此，上述特征特性或者参数是所述倾翻倾向的函数。因此，当倾翻倾向大时、也就是重心高时或者悬挂较差时就可提早启动稳定干预，或者以比在较小倾翻倾向时更大的程度进行稳定干预。
为了确定汽车的倾翻倾向，既可分析在一个转向参数和一个摆动参数之间的静态关系、也可分析它们之间的动态关系。优选地至少分析动态行驶状态，例如与倾翻倾向有关的动态转弯行驶，并且因此在行驶过程中越来越准确地确定汽车的实际倾翻倾向。
转向参数特别指的是(已测得的)转向角、或者一个从中推导出来的参数，例如转向速度的参数。摆动参数例如包括车轮支承力、单个车轮的弹簧弹性行程、垂直加速度、或者摆动角、或者从中推导出来的参数，例如弹簧弹性行程的变化，或者滚动率(摆动角的变化)。
在稳定的行驶状态中最好分析在所述转向角和一个静态摆动参数、例如各个车轮的弹簧弹性行程之间的关系，并且从中估算出倾翻倾向。
在动态行驶状态时例如分析转向速度和动态摆动参数，例如滚动率之间的关系。
除了考虑纯静态或动态以外，也可分析稳定行驶状态时的一个摆动参数的动态变化。例如在稳定转弯行驶状态时，根据载荷状态或者悬挂状态，汽车表现出围绕纵轴的不同的振动特性。因此，也可通过分析在该时间内一个摆动参数的振幅和/或振动频率，估算出汽车的倾翻倾向或者摆动稳定性。
根据本发明的一种优选的实施方式，借助模糊逻辑从转向参数和摆动参数中求出一个表示汽车倾翻倾向的倾翻指示(Kipp-indikator)。
倾翻指示可附加地用一个权重函数(Bewertungsfunktion)加权，该权重函数考虑学习过程(Lernvorgang)的质量，因此，它是已分析的倾翻指示的可靠性的尺度。在这种情况下，权重函数最好对于学习过程的次数和/或在行驶过程中该学习过程的持续时间进行加权。通过这一措施可特别地保证，在困难的估算条件下不至于错误地将倾翻倾向估算得太低。
最好只有当例如在转向角、横向加速度、或者描述汽车横向动力的另一参数方面满足已确定的预定条件的规定行驶状态时，才进行所述对于倾翻倾向的估算。通过这一措施保证估算结果尽可能可靠。
在重新启动汽车之后，最好将倾翻倾向或者倾翻指示初始化到一个表示汽车高的倾翻倾向的、并且因此引起倾翻稳定算法的提早和更强的干预的数值。只是随着行驶延续时间的增加，并且在几个学习过程之后才出现表示实际的载荷状态的倾翻指示。
若是在一个或者多个熟悉阶段(行驶状态)之内求出了非常不同的倾翻指示，最好选择那个是最高的倾翻倾向的倾翻指示，并将其作为汽车稳定的基础。
下面借助附图示例地对本发明进行更详细的说明。这些附图是图1一个已公开的倾翻稳定系统的简要框图；图2形成一个倾翻稳定算法指示参数S的示意图；图3根据本发明的一个实施方式的倾翻稳定系统的方框图；图4表示产生一个倾翻指示K1的方框图。
关于图1和图2的说明请参见本说明书的开头部分。
图3为一个倾翻稳定系统的方框示意图。该系统包括一个具有一个倾翻稳定算法ROM(Roll Over Mitigation-减轻翻滚)的控制设备1、一个用于采集行驶状态参数的传感装置2，6和借以实施稳定干预的执行器9，10。以软件形式实现方框4，7，8，并且它们用于处理传感器信号(方框7)，估算汽车的倾翻倾向或者摆动稳定性(方框8)并产生一个指示参数S(方框4)。
为确定一个倾翻临界的行驶状态，所述倾翻稳定系统使用已经存在的ESP-传感装置2。该传感装置特别是包括车轮转速传感器、一个转向角传感器、一个横向加速度传感器等等。传感器信号在方框7中继续被处理，其中特别是去除了干扰和进行了滤波。最好对传感器信号也进行似然性监控。
所选择的信号、即横向加速度ay、它的梯度day/dt和必要时的其它影响参数P流入到方框4中。如在前面涉及图2所说明的，在该方框中计算出一个指示参数S，利用该指示参数对稳定措施的开启或无效进行控制。在这种情况下所述指示参数也确定稳定干预的强度。
除了ESP-传感装置2外，所述倾翻稳定系统还包括一个用于测量摆动参数的附加的传感装置6。因此，传感装置6例如也可以包括用一个于测量车轮支承力、弹簧弹性行程、垂直加速度、或者滚动率、或者从其中推导出来的参数-例如各梯度的传感器。在方框7中准备传感信号，然后输送到模糊信息处理装置8。方块8得到作为输入参数的至少一个转向参数和一个摆动参数。
所述转向参数尤其涉及(所测得的)转向角Lw、或者一个从中推导出来的参数-例如转向速度dLw/dt。所述摆动参数例如包括车轮支承力、弹簧弹性行程、垂直加速度、或者摆动角、或者从中推导出来的参数-例如弹簧弹性行程的变化、或者滚动率(摆动角的变化)。
模糊信息处理装置8既能分析在一个转向参数和一个摆动参数W之间的静态关系，也能分析它们之间的动态关系，并且从中求出表示汽车倾翻倾向或者摆动稳定性的倾翻指示K1。在静态考虑一个行驶状态时，例如分析出在转向角和一个静态摆动参数W、例如弹簧弹性行程之间的关系，并且从中估算出一个倾翻倾向。在动态考虑时例如分析出在转向速度和一个动态摆动参数W、例如滚动率之间的关系。
方框8包括一个用以形成在转向参数和摆动参数之间的关系的、并且从各单个参数的结合中估算出汽车的倾翻倾向或者摆动稳定性的一个模糊信息处理装置。在方框8之内的模糊估算构思中，根据转向参数Lw和一个摆动参数W的基本量分别定义一个语言学数值(Linguistische Werte)的终极量，模糊量配属于该语言学数值。它们与将转向模数和摆动模数的各单个的语言学数值之间的关系模型化的调节基础一起表示关于在驾驶员规定和根据重心高度的摆动动力之间的关系的专家认识。
借助由模糊逻辑已公开的处理步骤“模糊化”和“推理”，根据语言学变量(linguistische Variable)“重心高度的变化”形成所述转向参数和摆动参数。这些变量的基本量例如是由语言学数值(相对于标准载荷)“没有变化”、“轻微增加”和“强烈增加”组成。通过模糊化，最后得到倾翻指示K1，例如按照间隔
，该间隔表示汽车的实际倾翻倾向的尺度。该倾翻指示K1例如可以是0重心高度之间的值，没有变化、即正常倾翻倾向；在1重心高度之间有很大提高，也就是倾翻倾向很大。代替根据连续的基本量形成倾翻倾向，也可以设想设置多个不连续的级别(“模糊分类法”)。
除了纯静态或者动态考虑外，还可附加地例如分析稳定行驶状态时的摆动参数W的动态变化。在稳定转弯行驶时，根据载荷状态或者悬挂状态，汽车表现出围绕纵轴线的不同的振动特性。因此，也可以通过分析在固定转向角时的摆动参数的振动的振幅和/或频率来估算汽车的倾翻倾向和/或摆动稳定性。
将所得到的倾翻指示K1用于改变倾翻稳定算法5的特征特性或者参数，或者相应于所述倾翻倾向改变稳定干预的强度。为此，例如可以改变算法的调节阈值、一个调节参数的、例如车轮滑移的允许的调节偏差、或者内部计算的调整参数。
也可有选择地根据倾翻倾向来计算倾翻指示S。也可附加地例如借助组合仪表板中的一个信号灯给驾驶员显示增加的倾翻倾向、并因此提高的倾翻危险性。
图4表示借助模糊信息处理装置8估算倾翻指示K1的算法的一种实施方式。仅在规定的有利的行驶状态中、也就是对估算很有说服力的那种状态中才进行这种估算方法。为此目的将可借以计算出行驶状态的、规定的行驶动力参数G输入到模糊算法8中。若行驶动力参数G-例如一个横向加速度、或者一个转向速度满足至少一个规定的条件，则模糊算法8被启动或者被无效。
此外还产生用于评价所述估算质量和因此倾翻指示2的可靠性的信任变量V。信任变量V例如可以考虑在行驶期间的学习过程的次数和/或持续时间。
然后借助一个特征曲线11将由模糊信息处理装置8所产生的倾翻指示K2和信任变量V彼此结合起来。从质量上看，通过这种结合、当信任变量V数值小时(例如V＝0)，则产生的合成的倾翻指示K3的数值高(即倾翻危险性高)，当信任变量V为高数值(例如V＝1)时则产生具有K3＝K2的倾翻指示。根据估算的质量，将由模糊信息处理装置8求出的倾翻指示K2或者是保留起来、也就是K3＝K2，或者是沿临界数值方向提高。
最后将倾翻指示K3输送到一个初始化和过滤单元12。该单元12是如此地设置的，即在汽车每次重新启动后为倾翻指示K1输出一个启动数值，为安全起见该数值为比较高的数值，例如K1＝1。因此，这个数值促成稳定算法5的敏感调节。然后在行驶期间在必要时减小该倾翻指示K1。
此外单元12还可用于对于在行驶期间所确定的估算数值K3进行滤波，并且将它作为倾翻稳定的合成数值K1的基础。所述滤波最好可作为在该时间内所有估算数值K3的最大形成，或者作为关于一种确定次数的估算数值的浮动平均值。
此外也可如此地设置单元12，即在无足够学习阶段的较长行驶时、例如无转弯的高速公路行驶时，将倾翻指示K1提高到一个表示一个较高的倾翻倾向的、并且因此导致稳定算法5的敏感调节的数值。也是根据已规定的行驶动力参数G使单元12启动或者无效。
上述装置可以既通过静态地、也通过动态地考虑在一个转向参数和一个摆动参数之间的关系，特别准确和可靠地估算汽车倾翻倾向。
附图标记列表1 控制设备2 ESP传感装置3 执行器4 用于形成一个指示器参数的函数5 倾翻稳定算法6 摆动参数传感装置7 信号处理和监控8 模糊信息处理装置9 止动系统10 发动机管理11 特征曲线12 起始-和过滤单元ay 横向加速度day/dt 横向加速度的变化P 影响参数Lw 转向参数W 摆动参数K1，K2，K3 倾翻指示参数S 指示参数
权利要求
1.用于在临界行驶状态时对于汽车进行倾翻稳定化的方法，其中，借助一个传感装置(2，6)采集不同的行驶状态参数(ay，day/dt，P)，并且借助一个执行器(3，9，10)使一个倾翻临界状态中的一个倾翻稳定算法(4，5)干预行驶运行，以稳定汽车，其特征在于，从在一个转向参数(Lw)和一个摆动参数(W)之间的关系中估算出关于汽车倾翻倾向(K1)的信息，该倾翻倾向在倾翻稳定的范围中进行考虑。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，根据倾翻倾向(K1)求出一个借以使稳定干预开启或者无效的指示参数(S)，或者求出倾翻稳定算法(4，5)的一个特征特性或者参数。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转向参数包含一个转向角(Lw)、或者一个转向速度(dLw/dt)。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，摆动参数(W)包括车轮支承力、弹簧弹性行程、垂直加速度、或者摆动角、或者从中导出的参数-例如滚动率。
5.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据倾翻倾向(K1)来改变倾翻稳定算法(4，5)的一个调整阈值，算法(5)的一个调整偏差、或者一个调整参数。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，从转向参数(Lw)和摆动参数(W)求出一个显示汽车倾翻倾向的倾翻指示(K1)。
7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，借助模糊信息处理装置(8)求出倾翻指示(K1)。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，用一个表示倾翻指示(K3)的评估质量的评价函数(V)来评价所述倾翻指示(K3)。
9.用于在临界行驶状态中对于汽车进行倾翻稳定化的行驶动力调节系统，该系统包括一个在其中存储有倾翻稳定算法(4，5)的控制设备(1)、一个用于采集调节的实际数值(ay，day/dt，P)的传感装置(2)和一个用于执行一种稳定干预的执行器(3)，其特征在于，设置一个用于采集一个摆动参数(W)的传感装置(6)、一个用于确定一个转向参数(Lw)的传感装置(2)、以及一个从所述转向-摆动参数(W)中估算出汽车的在倾翻稳定的范围中考虑的倾翻倾向(K1)的装置(8)。
10.按照权利要求9所述的行驶动力调节系统，其特征在于，根据倾翻倾向(K1)，所述控制设备(1)求出一个借以使稳定干预开启或者无效的指示参数(S)、或者求出所述倾翻稳定算法(4，5)的一个特征特性或者参数。
11.按照权利要求9或者10所述的行驶动力调节系统，其特征在于，为了求出一个摆动参数(W)，所述传感装置(6)包含一个滚动率传感器。
全文摘要
本发明涉及用于在倾翻临界状态时稳定汽车的一种装置和一种方法，其中，借助一种传感装置(2，6)采集不同的调节输入参数(ay，day/dt，P)，并且借助一个执行器(3，9，10)使一个倾翻稳定算法(4，5)干预行驶运行，以稳定汽车。为了能考虑汽车的不同载荷状态，从在一个描述汽车转向特性的参数(Lw)和一个描述汽车摆动特性的参数(W)之间的关系出发，估算出汽车的倾翻倾向(K1)，并且在倾翻稳定时考虑这种倾翻倾向。
文档编号B60T8/00GK1780744SQ200480011617
公开日2006年5月31日 申请日期2004年6月23日 优先权日2003年7月11日
发明者M·基尔恩, G·南尼恩格, M·尼莫 申请人:罗伯特.博世有限公司