专利名称：纵向轮胎-道路摩擦系数的线性和非线性识别的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及一种估计车辆轮胎的轮胎-道路摩擦系数的方法。
背景技术：
轮胎-道路摩擦系数是无量纲值，其指示轮胎的摩擦值对道路的摩擦值。包括但不限于电子稳定性控制系统和防锁制动系统的许多车辆控制系统，在确定如何控制车辆的各个部件时，利用轮胎-道路摩擦系数。轮胎-道路摩擦系数随不同的轮胎和不同的道路条件改变。例如，在相同运行条件下对于同一车辆上的同一轮胎，轮胎-道路摩擦系数在干路面上要比在湿路面上大。因为轮胎-道路摩擦系数连续变化，车辆控制器必须连续地监视和/或计算道路-轮胎摩擦系数以便各控制系统来使用。
发明内容
提供了一种估计车辆的纵向轮胎-道路摩擦系数的方法。该方法包括估计轮胎的纵向刚度，和确定轮胎是否处于预定饱和范围中。当轮胎没有处于预定饱和范围中时，则轮胎的纵向刚度被关联到轮胎-道路摩擦系数的估计值，以估计轮胎-道路摩擦系数。当轮胎处于预定饱和范围中时，则轮胎的当前被利用的纵向摩擦力被计算，以估计轮胎-道路摩擦系数。提供了一种估计车辆的纵向轮胎-道路摩擦系数的替换方法。该方法包括随时间计算轮胎的纵向滑移、随时间计算轮胎上的纵向力、随时间计算轮胎上的垂直力和随时间计算轮胎的被利用纵向摩擦力。轮胎的被利用纵向摩擦力通过将轮胎上的纵向力除以轮胎上的垂直力而计算出。该方法还包括计算轮胎特征曲线的初始斜率，该初始斜率随时间将轮胎的被利用纵向摩擦力关联到轮胎的纵向滑移，并计算轮胎特征曲线在时间上的一阶导数，以确定轮胎是否处于预定饱和范围中。当轮胎没有处于预定饱和范围中时，则轮胎特征曲线的初始斜率被关联到轮胎-道路摩擦系数的估计值，以估计轮胎-道路摩擦系数。当轮胎处于预定饱和范围中时，则轮胎的当前被利用纵向摩擦力被计算以估计轮胎-道路摩擦系数。轮胎的当前被利用纵向摩力擦通过将轮胎上的当前纵向力除以轮胎上的当前垂直力而被计算出。因而，将轮胎的被利用纵向摩擦力关联到轮胎的纵向滑移、且是对轮胎的纵向刚度的度量的轮胎特征曲线的初始斜率被用于在初始斜率的斜率没有处于预定饱和范围时 (即只要轮胎特征曲线的斜率保持线性时)计算轮胎-道路摩擦系数。当轮胎特征曲线的斜率进入预定饱和范围并变为非线性时(表示轮胎处于或接近饱和)，则轮胎的实际被利用纵向摩擦力被用于轮胎-道路摩擦系数。一旦轮胎处于预定饱和范围中时，则使用轮胎的实际被利用纵向摩擦力，因为一旦轮胎接近饱和，则轮胎特征曲线的初始斜率与轮胎-道路摩擦系数之间的关联性不再有效。因此，当轮胎没有饱和以及处于饱和时，轮胎-道路摩擦系数可被准确估计。本发明的这些特征和优势及其它特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述并连同附图而显而易见。
图I是估计轮胎-道路摩擦系数的方法的流程图。图2是关于纵轴上的轮胎的被利用纵向摩擦力对横轴上的轮胎纵向滑移的图表。图3是示意性力示意图。
具体实施例方式参考附图，其中，相同的附图标记在多幅图中表示相同的部件，估计用于车辆的纵向轮胎-道路摩擦系数的方法在图I中总体用20示出。轮胎-道路摩擦系数是表示轮胎的摩擦性能对道路的摩擦性能的无量纲值。当沿车辆的纵向方向(即在车辆的前部和车辆的后部之间延伸的方向)测量时，该轮胎-道路摩擦系数被称为纵向轮胎-道路摩擦系数。一旦计算出来，该纵向轮胎-道路摩擦系数可被车辆的一个或多个控制系统使用，包括但不限于电子稳定性控制系统或防锁制动系统，以确定在现有条件下如何控制车辆。轮胎-道路摩擦系数随变化的道路和天气条件以及变化的车辆运行条件而不断地变化。因而，轮胎-道路摩擦系数必须被连续地计算或估计，以为各控制系统提供最准确和最新的轮胎-道路摩擦系数估计值。该方法包括估计轮胎的纵向刚度，大体在块22示出。还参考图2，轮胎的纵向刚度大体通过图2中的线24示出。该轮胎的纵向刚度被定义为轮胎特征曲线的初始斜率，即， 线24，该初始斜率将轮胎的被利用纵向摩擦力(沿图2所示的纵轴26测量)关联到轮胎的纵向滑移(沿图2所示的横轴28测量)。轮胎特征曲线30大体用图2中的虚线30示出。在低纵向滑移值时的轮胎特征曲线30的斜率与在高纵向滑移值时的轮胎特征曲线30的斜率之间存在显著的差异。在轮胎特征曲线30的低纵向滑移区域中，存在线性关系，即，初始斜率24。当纵向滑移增加时，轮胎特征曲线30的斜率变为非线性的44，且随着轮胎接近饱和而变平。轮胎饱和在此定义为在当前条件下到达最大值的纵向轮胎力。在轮胎特征曲线30在低纵向滑移时的线性区域24中，基于车辆纵向加速度的简单算法可用于计算纵向轮胎-道路摩擦系数，该算法诸如但不限于被防锁制动系统或牵引控制系统使用的算法。但是，一旦轮胎接近饱和，即，轮胎特征曲线30进入轮胎特征曲线30的非线性区域44，这些算法不可使用。估计轮胎的纵向刚度包括随时间计算轮胎的纵向滑移，大体通过块32表示。轮胎的纵向刚度被间歇地不断计算。纵向滑移随时间被连续地计算以提供一系列值，这些值表示纵向滑移及其变化。例如，纵向滑移可在每个预定时间段计算一次。该预定时间段可被限定为一秒。因而，纵向滑移可每秒计算一次。应该理解，纵向滑移的计算频率可与提供的例子不同。轮胎的纵向滑移可被计算，例如，通过公式I :
权利要求
1.一种估计车辆的纵向轮胎-道路摩擦系数的方法，该方法包括估计轮胎的纵向刚度；确定该轮胎是否处于预定饱和范围中；当该轮胎没有处于所述预定饱和范围中时，将该轮胎的纵向刚度关联到轮胎-道路摩擦系数的估计值，以估计所述轮胎-道路摩擦系数；和当该轮胎处于预定饱和范围中时，计算该轮胎的当前被利用的纵向摩擦力以估计所述轮胎-道路摩擦系数。
2.如权利要求I所述的方法，其中，估计轮胎的纵向刚度包括随时间间歇地计算该轮胎的纵向滑移。
3.如权利要求2所述的方法，其中，估计轮胎的纵向刚度包括随时间间歇地计算该轮胎上的纵向力。
4.如权利要求3所述的方法，其中，计算轮胎上的纵向力包括使发动机扭矩参照该轮胎上的纵向力的被关联值。
5.如权利要求3所述的方法，其中，计算轮胎上的纵向力包括从车辆的纵向加速度计算该轮胎上的纵向力。
6.如权利要求5所述的方法，其中，参照车辆的纵向加速度包括测量所述车辆的纵向加速度。
7.如权利要求3所述的方法，其中，估计轮胎的纵向刚度包括随时间间歇地计算轮胎上的垂直力。
8.如权利要求7所述的方法，其中，估计轮胎的纵向刚度包括随时间间歇地计算轮胎的被利用纵向摩擦力。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述被利用的纵向摩擦力通过将该轮胎上的纵向力除以该轮胎上的垂直力而被计算。
10.如权利要求8所述的方法，其中，估计轮胎的纵向刚度包括计算该轮胎特征曲线的初始斜率，该初始斜率随时间将该轮胎的被利用的纵向摩擦力关联到该轮胎的纵向滑移。
全文摘要
提供了一种估计纵向轮胎-道路摩擦系数的方法，该方法包括确定轮胎特征曲线的斜率何时为线性以及何时为非线性，该初始斜率将轮胎的被利用纵向摩擦力关联到轮胎的纵向滑移。当轮胎特征曲线的斜率是线性时，则轮胎-道路摩擦系数通过将轮胎的斜率关联到轮胎-道路摩擦系数而被估计。当轮胎特征曲线的斜率是非线性时，表示轮胎接近或处于饱和，则轮胎-道路摩擦系数通过计算轮胎的当前被利用纵向摩擦力而被估计。
文档编号B60W40/06GK102582625SQ201210005818
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月10日 优先权日2011年1月10日
发明者S.延格夫, Y.A.格内姆 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司