一种机动车接地不足风险的估计方法

专利名称：一种机动车接地不足风险的估计方法
技术领域：
本发明涉及一种机动车接地不足风险的估计方法，所述不足与至少一个 车辆轮胎的抓地状态相关。
背景技术：
某些机动车安装有用于提糊于驶辅助和具有改善车辆行驶性能目的的装 置。这种驱动辅助装置可分为两类。第—种类型包括在危险瞎况下代替驾驶
员以主动操控机动车的方式动作的装置。这第一种类型包括，例如防止制
动器锁死类型(ABS)的主动系统或稳定性管理类型(ESP)的主动系统。 第二种类型包括用于警告驾驶员其处于潜在危险瞎况下的信息劍共装置。
本发明尤其涉及第二种类型的装置，且其用于估计机动车接地不足的风 险，并通知驾驶员。
为了估计这种风险，可采用大量的已知参数，特别是外部*鹏。安装在 车辆上的温度传感器可以在外部温度低于确定阈值的任何时候警告驾驶员， 在这个阈值道路可能结冰。
这种估计接地不足的风险很简单但不能获得准确和可靠的结果。这种估 计假劍氐于确定 鹏，路面就结冰，但其不证实这一假设。因此，即使群两 没有真正的接地不足风险，通常也劍虫发警报。进一步，在某些情况下，当 存在一个接地不足风险时，仅依靠测量温度将无法察觉该接地不足的风险， 例如当路上有油或轮胎磨损很大时。
除了温度，其4也参数也可用于估计接地不足风险，但没有哪个参数可在 所有情况下提^W效和可靠的估计。

发明内容
本发明的目的在于提出一种估计机动车接地不足风险的方法，其比已知
方法更可辯n具有更好的性能。
为此，本发明提供一种估计机动车接地不足风险的方法，这种不足与车辆的至少一个轮胎的抓地状态相关，该方法的特征在于该风险被估计为以下 三个参数的函数
*轮胎的最大抓地势能A,;
*所用的轮胎最大抓地势能的利用百分比《；禾口
与轮胎打滑风险、特别是轮胎面积的损失相关的量值《。
假设轮胎取决于以下描述
*纵向力的合力《(基本包括加聽和制动力)； *横向力的合力巧(基本包括侧向力)；和 *垂直方向力的合力《； 然后采用以下定义。
在给定实例中，轮胎的抓地势能^定义为纵向力和横向力的合力除以垂 直方向力的比值
在给定实例中，路面上轮胎的最大抓地势能/,,被定义为抓地势能/,所
能达到的最大值。该最大抓地势能^^依据几个因素，包括地面(道路的)
的性质或其磨损状态，地職鹏和轮胎^Jt，或实际的天气因素(包括，例 如，地面水或雪的存在情况)。
在给定实例中，糊台最大術也势能;^的禾佣百分比《由以下公式定义: 尸 =丄掘
该利用百分比《对应于由实际采用的相对最大抓地势能的抓地势能所表 示的百分比。这个值可在0%到100。/^的范围内变化。自然，越接近100%的 值，轮胎Mi也不足的风险就越大。
轮胎的接触面积定义为轮胎与地面的接触面积。
量值《定义为与轮胎打滑风险相关的量值，艮陶轮胎和地面间接触面积
损失相关。该面积损失是没有与地面直t封妾触的轮胎接触面积的部分。
当轮胎行驶在干燥的地面且在正常瞎况下使用，轮胎的全部接触面积与 地面直t封妾触。相反，当轮胎在浸湿的地面行驶，由于轮胎的一部分接触面 积不再直接与地面接触而与细小的才J莫J妾触，从而^产生打滑现象。当在干 燥的地面行驶时面积损失等于0%，且当轮胎和地面间的所有直接接触损失 时面积损失可为100。％。
最大抓地势能A^，最大抓地势能,；的利用百分比《，和量值《都是
己知的参数，因为其测量方法已知。因此，在所属技术领i或，特别是根据以
下文献WO 03/066399， WO 03/066400， WO 2004/000620，和US 5 502 433，
可知
*测量轮胎最大抓地势能/^的方法，该方齒列如禾佣借助力传織获
*测量最大抓地势能/^的禾佣百分比《的方法，该方法无需轮胎最大
抓地势能的樹可在前测量值；禾口 测量与轮胎打滑风险相关的量值《的方法。
根据本发明，发现包括最大抓地势能^、最大抓地势能//的利用百
厂max 厂max
分比& ，禾口与糊台打滑风险相关的量值《的这组参数构成了适于估计机动车
接地不足风险的选择。这种少量参数的选择可估计出现的大部分抓地损失风 险的情况，同时避免触发错误警报的风险。
既然这些参数赶补的，其齡都与一种特定类型的抓地损失风险相关， 则脏种参数的测量值的结合对于估计所有接地不足风险是最有禾啲。
轮胎的最大抓地势能Aiiax尤其适于通知驾驶员特殊的天气情况、地面的
磨损，或其他与轮胎遭遇极限压力非必要相关的原因的结果，至少一个车辆 轮胎几乎不存在抓i也力。
轮胎最大抓地势能的利用百分比《尤其适于通知驾驶员其正在行驶的道
路正在使轮月台受到极大的压力且具有抓地不足的风险。在这种情况下，轮胎 的抓地力不需對艮小，但由行驶导致的压力比可获得的抓地势能大。该估计 的安全裕度很小。
与轮胎打滑风险相关的量值《尤其适于当地面湿滑且车辆速度很高时警
告驾驶员由于打滑的影响轮胎上不当的压力可能导致轮胎和地面间的接触面 积的损失。
为了获得接地不足风险性质的估计，对t个互补参数的每一个进行测 量是必需的。脏个参数是3拉的且不能相互推导。
本发明的方法还可包括一个或多个以下特征
对于每个参数，接地不足的风险可通过至少为一个参数测量值的函数的 对应参考值R比较与这些参数相关的至少一个阈值S"、并通过将危险值范围 从不危险值范围中分离开来估计。
阈值S"以车辆运行情况的函数的形式进行变化， 地，以车辆负载和/ 或速度的函数的形式进行变化。因此，伏选地，阈值可能以车辆上负载禾Mit 或速度的函数的形式进行变化。这使得结合车辆动能与时间周期以警告车辆 驾驶员估计的接地不足风险成为可能。车辆动能越大，就期望越快地警告驾 驶员。
如果对于至少一个参数，参考值^超过阈值S"到达危险范围，则该机动 车的驾驶员被告知估计的接地不足风险。由于被告知接地不足风险，机动车 驾驶员可改变车辆行驶的道路以减小该风险。既然该参数与特定风险相关， 警告驾驶员该接地不足风险是重要的，即使三个参数中只有一个是危险值。 在警告驾驶员之前没有必要三个参数的每一个均是危险值。
如，于至少一个参数，参考值^超过阈值S"到达危险范围，且如果该 参考值p;保持在该危险范围同时车辆行驶了从该阈值《被超过时刻开始测量 的预定距离丄"，贝嗵知机动车驾驶员估计的接地不足风险。假{妙万述参考值 通常是噪声(因为通过传统装置获得的所选参数的测量值一通常包括测量力 矩或振荡的装置一本身通常是噪声)， 为只有当参考值保持在危险值范围 内持续对应于车辆运行预定距离的一段时间、才通知驾驶员估计的接地不足 风险。这尽可能地避免了不合时宜的警报。
将参数的参考值R定义为与该参数的单次测量值相等。参考值的这种定 义是特别简单的。
当参数P是轮胎的最大抓地势能/;或轮胎最大抓±也势能^_的利用百
分比尸 ，则参考it^通过该参数的多个测量值(比如两个或四个测量值)的
线性组合来定义，不同的测量值与车辆的不同轮胎相关。因此，由于多个测 量值被考虑以定义参考值，从耐蹄U了任何非正常噪声测量值的影响并使对 驾驶员的警告的相关性更加可靠。
测量值的线性组M自
*测量值的平均值；禾口
测量值的重心，从而針测量值由对应于测量值的由轮胎所支撑的垂 直负载i^的值加权。
在这种情况下，通过由垂直负载f動n权戶，参数的测量值，该参考值主
要受最大振幅和最大信噪比的参数测量值的影响
所选参数的信号振幅 干扰信号的噪声
即该测量值是最准确和最可靠的测量值。因此，参考值上须懂噪声的影响受 限，尤雜车辆行驶时，从而导致负载转移。
当参数P与轮胎面积损失《相关，该参考值^定义为多个参数《测量值
(例如，两个或四个测量it)的最大值，不同的测量值涉及车辆的不同轮胎。 仅是车辆的一个轮胎存在接触面积损失也被认为是危险的，并因此与影响车 辆行驶道路相关。因而，观测到的具有最大抓地损失的轮月台需要优先估计抓 地损失的风险，并因此估计萄两接地的不足。
每个测 1过以下戶，设^#1行
*掛贿与糊台旋辙军耦的静止装置的设备；禾口
*提供有旋转装配构件中的车载装置的设备，该装配包括车辆轮胎和/ 或与轮胎旋转耦合的构件。
对于至少一个参数，接地不足风险的第一级别通过将参考值R与第一阈 值S1比较进行估计，且接地不足风险的第二级别通过将参考值「与第二阈值 S2比较进行估计，风险的第二级别比风险的第一级另搞。
具体实船式
本发明在通过阅读仅由实施例组成的以下描述能更好的理解。 根据本发明的机动车的接地不足风险的估计方^^括将风险估计作为上 文提到的三个参数P的函数
轮胎的最大術也势能,；；
*已采用的轮月台最大術也势能的利用百分比《；和
与轮胎打滑风险、尤其是轮胎面积损失相关的量值《。
更确切地，对于每个参数p，接地不足风险通过将至少一个参数测量值
的函数的参考值K比较与戶;M参数相关的阈值s"、并将不危险值范围从危险
值范围分离开来估计。
第一测量参数P是轮胎的最大抓地势能^薩P = /,隨。
参考值R定义为至少一个户=~ax的测量值的函数。 第一实施例
在给定实例中，只有a，的单次测量值可获得。该测量值，例如，由安
装有与车辆各轮胎旋转解耦的静止装置的设繊共。可变地，该测量值可通 过具有旋转装配构件中的机载,的设皿供，戶M装配包括车辆轮胎和/或 至少一个与车辆轮胎旋转耦合的构件。
在第一实施例中，参考值R定义为等于戶，参数/;的单独测量值，因
而给出以下关系式R1: (Rl)<formula>formula see original document page 9</formula>
第二实施例
在给定实例中，可获得多个;/,的测量值(即至少两个测量值)，该测量
值相对于车辆的不同糊台而变化，例如，两对轮胎分别由前轴和后轴支撑。 举例来说，这四个参数值可由四个设皿供，每个包括第一实施例定义
的旋转装配构件中的车载装置。可变地，至少一个测量值可由安装有与旨
轮胎旋^辩禺的静止装置的设^^共。
在该第二实施例中，参考值^定义为参数A皿的四个测量值的线性组合。
优选地，该线性组合X寸应于测量值的重心，从而每个测量值由与测量值对应
的由轮胎支撑的垂直负载《的f動P权。给出了以下关系式R2:
<formula>formula see original document page 9</formula>(R2)
其中FL表示左前轮，FR表示右前轮，RL表示左后轮，和RR表示右后轮。 如果只有两个^_的领纟量{直可获得，比如涉及相同前^轴的两个轮胎， 则以上关系式R2可变成以下关系式R3:
<formula>formula see original document page 9</formula>(R3)
其中指数L代駐轮，且指数R代表右轮。
如果负载《未知，该参考值^可定义为测量it的平均值。给出了以下关 系式R4 (举例来说，对于涉及同一轴上的两个轮胎的两个测量值)
F =/,,,=丄.(// ) (R4)
'"max "t;c/ 、"max "max /
其中指数L代ffiE轮，以及指数R代表右轮。
在定义了上述参考值^后，接地不足风险通过将该参考值^与至少一个
阈值S"比较、且将估计的危险值范围从估计的不危险值范围分离开鄉行估 计。
在戶脱实例中，采用以下两个阈值
* 、.其与由具有潜在危险道路(比如，由于蜿蜓的路径或差的
厂max 。
路面质量)形成的地面无危险值和地面有危险值的区别相关，在这 种iB各上驾驶员需對艮大禾號ii!l3S应驾驶道路瞎况；和
* 52=,^其在由光滑道路形成的路面时(比如，由于在路面上有雪
厂msx 。
禾口/或冰)与无危险值和有危险值的区别相关。
因此，第一级别的接地不足风险通过将参考值^与第一阈值S1相比较而 进行估计，且第二级别偷妾地不足风险舰将参考值p;与第二阈值s2相比较 而进行估计。应该注意到第二级别风险(路面在有雪和/或冰)高于第一级别 风险(蜿!fe鄉各径或IS的路面质量)。
然而，阈值s"的个类她限制为只有一个，或多于两个。
当
*首先参考值^超过阈值S"的一个而达到危险值范围；且 *其次当车辆行驶自超过该阈值s"的时间起领糧的预定距离r，参考 值F,保持在所述危险范围内；
然后车辆驾驶员被通知估计的接地不足风险。该信息可aa传统的视觉和/或
听觉警，躁置掛共给驾驶员，且可分等级。 在所述的实例中，丄"=丄1 =丄2 = 50米(m)。
然而，可变地，只要参考值^超过阈值S"并到达危险范围就通知驾驶员， 甚至不用等行驶了预定距离。
在战实例中，阈值是预定的，例如S'-乂ax广0.5且S、/4x广0.3。
然而，可变地，只有一个阈值s"需要以^I两行驶膚况的函数的形式变化， ,地以^f两负载和/或其速度的函数的形式变化。
第二测量参数P是代表轮胎最大抓地势能部分的禾,百分比《，其采用
户=尸"。
参考值^定义为至少一个户=《测量值的函数，采用类似于所述的
p =的方式完成，其中与Ri到R4有关的a ax由疋替换。
最后，以类似于实施例p";x的方式，接地不足风险通过将参考值^与 至少一个阈值s"比较、并将危险值范围从不危险值范围分离以进行估计。
两个预定阈值S1 =尸>和52 =《>在范围60%到80% (对于s1 )和80% 到90% (对于s2)内选择。例如S^《^70。/。及S"《2^ 850/0 。 最后，第三测量参数P与轮胎面积损失相关i^尸=《。 参考值K定义为至少一个P = &的测量值的函数。
第一实施例
在给定实例中，X寸于A只可获得一个测量值。以类似于实，例i^ix和 尸=《的方式，参考值K定义为等于所选参数A的単4虫测量{直。
第二实施例
在给定实施例中，对于^可获得多个测量值(即至少两个测量值)，不同 的测量值与车辆的不同轮胎相关，例如(对于/^/^和/^《)由前和域 后轴支承的一对或两对轮胎。
参考值J^于是定义为所选参数A的测量值的最大值，例如，当可获得四
个测量值时依据本实施例应用的以下关系式R5: = 腿(尸/) (R5)
其中FL标左frf仑，FR表示右繊，RL标左后轮，及RR标右后轮。
最后，以类似于实施例P二/z咖x和尸^,的方式，接地不;^风Ptffi过将参
考值^与至少一个阈值^比较而进行估计，期每危险值范围从不危险值中分 离开。两个预定阈值S1 =&和52 =7^可分别在30%到50% (对于S1 )和 60 %到80 % (对于S2 )范围中选择。例如S1 = = 40%和S2 = = 70% 。
在上述本发明的实施方式中，只要三个参数的任何一个的参考值 ^超过阈值S"中的一个而到达危险值范围，就通知车辆驾驶员估计的 接地不足风险。
权利要求
1、一种估计机动车接地不足风险的方法，所述不足与车辆的至少一个轮胎的抓地状态相关，该方法的特征在于所述风险被估计为以下三个参数的函数轮胎的最大抓地势能μmax；所用轮胎最大抓地势能的利用百分比Pu；和与轮胎打滑风险、尤其是与轮胎面积损失风险相关的量值Ps。
2、 如权利要求1所述的方法，其中对于旨参数，接地不足风险通过将 至少一个参数测量值函数的相应参考值R比较与所述参数相关的至少一个阈值S"而进行估计、且将危险值范围从不危险值范围区分开来估计。
3、 如权利要求2所述的方法，其中阈值Sn以车辆运行状况的函数形式变 化，优选地以车辆负载和/或速度的函数形式变化。
4、 如权利要求2或3所述的方法，其中，如果对于至少一个参数，参考 值vr超过阈值S"而到达危险范围，则通知机动车驾驶员估计的接地不足风险。
5、 如权利要求2或3所述的方法，其中，如果对于至少一个参数，参考 值vr超过阈值s"而到达危险范围，且如果该参考值v r保持在所述危险范围同时车辆行驶了从所述述阈值S"被超过时刻起开始测量的预定距离L"，则通知机 动车驾驶员估计的接地不足风险。
6、 如权利要求2到5中任一所述的方法，其中参数的所述参考值vr定义 为等于所述参数的单次测量值。
7、 如权利要求2到5中任一所述的方法，其中，当参数P是轮胎的最大 抓地势能/μmax,或轮胎最大抓地势能μmax的利用百分比Pμ时，则参考值vr定义 为所述参数的多个测量值的线性组合，比如两个或四个测量值，不同的测量值与不同的车辆轮胎相关。
8、如权利要求7所述的方法，其中测量值的线性组含选自 测量值的平均值；和测量值的重心，从而每个测量值由对应于所述测量值的由轮胎支撑的垂直负载FZ的值加权。
9、如权利要求2到5中任一所述的方法，其中，当参数P与轮胎面积损失PS相关，则参考值Vr定义为多个参数测量值PS的最大值，比如两个或四个 测量值，不同的测量值与不同的车辆轮胎相关。
10、 如权利要求2到9中任一所述的方法，其中每个测量由以下所选装置实施提供与轮胎旋转解耦的静止装置的设备；和提供有旋转装配构件中的车载装置的设备，该装配包括车辆轮胎 和/或与轮胎旋转耦合的构件。
11、 如权利要求2到10中任一所述的方法，其中对于至少一个参 数，第一级别的接地不足风险通过将参考值V1与第一阈值S1比较而进 行估计，以及第二级别接地不足风险通过将参考值Vr与第二阈值S2比 较而进行估计，该第二级别的风险高于第一级别的风险。
全文摘要
依据本发明的机动车接地不足风险的估计方法，风险被估计为轮胎最大抓地势能μ_max，代表所用轮胎最大抓地势能部分的利用百分比P_u，以及与轮胎打滑风险、尤其是轮胎面积损失相关的量值P_S的函数。
文档编号B60W10/18GK101200160SQ200710307170
公开日2008年6月18日 申请日期2007年12月12日 优先权日2006年12月13日
发明者D·贝特朗 申请人:米其林技术公司;米其林研究和技术股份有限公司