CN106232439A - 用于运行电子制动系统的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行在车桥上带有至少两个轮胎的车辆(10)中的电子制动系统的方法，其中，车辆具有带有一定高度h_SP的重心(SP)。根据本发明计算重心(SP)的高度h_SP并且电子制动系统使用其作为参数。根据在转弯行驶期间弯道内侧车轮(11)与弯道外侧车轮(12)的车轮转速之差确定重心(SP)的高度(h_SP)。

Description

用于运行电子制动系统的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于运行在车桥上带有至少两个轮胎的车辆中的电子制动系统的方法，其中，车辆具有带有一定高度h_SP的重心SP。此外，本发明还涉及一种用于执行该方法的电子制动系统和电子控制仪器以及带有电子控制仪器和/或制动系统的车辆。

背景技术

商用车通常装备有气动操作的制动器。通过两种系统，即主要是电子系统，其次是气动系统来实现操控。基于电子操控，系统也称作电子制动系统EBS。

与在纯粹气动的操控中相比，电子操控导致制动器的明显更快的响应。这结合与车轮转速传感器以及横向加速度传感器能够实现各种安全功能，诸如防抱死功能以及防打滑调节。还可行的是稳定性控制。基于负荷，商用车可以具有很高的重心，从而可能在转弯行驶时发生倾翻。这尤其是适用于挂车。针对稳定性控制而言，相应的车桥负载以及重心的高度此外是重要的。在机械悬挂的车辆中，借助行程传感器来获知车桥负载，在空气悬挂的车辆中，通过气囊压力传感器与行程传感器来获知车桥负载。迄今为止，仅可将重心的高度估计为固定的大小。

发明内容

本发明的任务在于提供一种用于运行电子制动系统的方法，该方法能够改进稳定性控制。

为解决该任务，根据本发明的方法具有权利要求1的特征。算出重心SP的高度h_SP，并且电子制动系统使用其作为参数或作为用于调节功能的输入参量。通过使用算出的高度h_SP能够实现更加精确的稳定性控制和实施其他的功能，其他的功能在没有进行计算的情况下仅在安全裕度很高时才能执行。

根据本发明的另一构思，根据在转弯行驶期间弯道内侧车轮与弯道外侧车轮的车轮转速之差确定重心SP的高度h_SP。在此，该方法基于以下考虑：

在转弯行驶中，在内侧车轮与外侧车轮之间出现转速差，其在理论上(即在不考虑负载的情况下)只依赖于车辆的轮距以及行驶曲线的半径。曲线的半径间接由车辆的速度以及出现的横向加速度得出。典型的电子制动系统具有横向加速度传感器以及车轮转速传感器，从而基于转弯行驶的理论车轮速度差应当能由现有传感器的数据获知。

然而，所测得的车轮速度差却大于理论车轮速度差，这是因为充气的轮胎在转弯行驶中不同地变形。由于负载，外侧车轮的轮胎变形导致有效的轮胎半径更小，而内侧车轮的有效的半径更大。车轮上的负载的重心越高，这种效果就愈加明显。因此，在另外的恒定的数据的情况下，所测得的车轮速度差与理论车轮速度差之间的差异是重心SP的高度的度量标准。

根据本发明的另一构思，根据轮距s、横向加速度a_SP以及车桥负载m来确定重心SP的高度h_SP。轮距s涉及两个轮胎或者一个轮胎的中心到另一轮胎的中心的距离并且是恒定的。由横向加速度传感器测量出现的横向加速度a_SP。同样地，由现有的传感器的数据，例如由配属于车辆悬挂的行程传感器或者气动悬挂的气囊压力传感器与行程传感器的数据得出车桥负载m。

根据本发明的另一构思，根据来自用于监测轮胎状态的传感器的数据确定重心SP的高度h_SP。车辆能够装备有如下传感器，其例如直接在轮胎上测量压力和/或温度。倘若轮胎在行驶过程中变热，则压力增高，从而在转弯行驶中由于负载导致的轮胎变形变小。相应地，在行驶过程中重心的所算出的高度也随着轮胎热度的增高而降低。鉴于不断变化的温度和/或压力可以设置校正系数用于计算重心的高度，这要么借助特性曲线，要么在补充用于确定重心高度的计算的情况下实现。这类似地适用于温度和压力的降低，例如由于在冬季从阳光明媚的干爽街道变化到处于背阴处的尚未除雪的街道。

在每一新的转弯行驶中可以重新确定重心的高度。尤其是可以执行对迄今有效的重心高度求平均值。还可以例如以如下方式设置加权的求平均值，即，与之前获知的值相比，最后获知的值得到更高的权重。

根据本发明的另一构思，根据参考信号并且优选迭代地确定重心SP的高度h_SP，其中，参考信号涉及如下参数，该参数一方面可在使用重心的假定的高度的情况下算出，并且该参数另一方面是可测出的或者可由测量推导出。针对计算高度h_SP而言，此外采取在车辆上现有的传感器的当前的测量值。由此得出至少一个通过测量产生的参考信号，参考信号为了简化被称作所测得的参考信号。同时能够在使用针对高度h_SP的估计值的情况下算出该参考信号。高度h_SP的估计值可以例如是对于相关车辆来说最大可能的高度h_SP。在使用估计的高度h_SP的情况下所算出的参考信号随后与所测得的参考信号相比较。根据比较结果，在使用高度h_SP的另一估计值的情况下执行新的计算。持续执行这种迭代，直至所算出的参考信号与所测得的参考信号一致。如此得出的高度h_SP于是是实际的算出的高度h_SP。通过迭代可以相对精确地确定重心的高度。还可以确定恒定的偏置值/系统误差。相关的参数(例如轮胎参数)可以在其对所算出的结果的影响方面在可信性检验的范畴内得到检测。附加地，针对后续计算可以使用另外的参数，其在车辆的参数化和启动期间给定并且详细说明车辆特性(例如，车桥数目、几何数据、轮胎类型等)。

根据本发明的另一构思使用横向加速度a_SP作为参考信号。在电子制动系统中通常存在横向加速度传感器，该横向加速度传感器提供可靠的测量的参考信号。在重心的高度与对倾翻来说重要的横向加速度之间也存在可很好地算出的相互关系。

根据本发明的另一构思，根据在车辆转弯行驶时出现的测量值执行对重心高度的计算。事先，在车辆直线行驶期间尤其是通过将参考信号设定为零或者另外的对于直线行驶来说典型的值确定计算的系统误差/恒定偏置值。因此，在直线行驶期间的横向加速度例如等于零。倘若对直线行驶期间的横向加速度的测量得出非零的值，则能够由与参考信号的这种偏差来确定系统误差/恒定偏置值用以进一步的计算。使用横向加速度作为参考信号恰恰适用于确定在直线行驶期间恒定的偏置值/系统误差。

在车辆的负荷发生变化后，在重置参与的电子控制仪器后，在操作车辆的点火装置或起动装置后和/或在其他的针对计算重心高度来说重要的事件后，优选重新开始对重心高度的计算。

优选地，仅在“稳定的”运行状态中，例如不在车辆制动期间并且仅在低于横向加速度的限定的临界值时才执行对重心高度的计算。

根据本发明的方法可有利地用于所有带有轮胎、车轮转速传感器、横向加速度传感器以及车桥负载传感器(行程传感器、气囊压力传感器)的双轨车辆，尤其是带有电子制动系统的商用车或挂车。然而，如果对于电子制动系统来说需要估计重心的高度，那么该方法也能用于带有液压制动器的乘用车或其他车辆。

本发明的主题还在于一种用于车辆、尤其是挂车的电子制动系统。电子制动系统根据前述方法获知重心的高度。在此优选地，由制动系统检测在考虑到重心的高度的情况下是否存在临界的行驶状态，尤其是应当阻止车辆的倾翻。

同样地，本发明的主题还在于一种用于执行前述方法的电子控制仪器，尤其是制动控制仪器。该方法以及为此所需的参数可以是控制仪器的软件的组成部分。在电子制动系统的范畴内，利用制动控制仪器例如操控压缩空气制动器的电磁调节阀。

最后，本发明的主题还在于一种带有分别如前面所阐述的那样的电子控制仪器或电子制动系统的车辆。车辆尤其是具有压缩空气制动器、车轮转速传感器、横向加速度传感器、行程传感器和/或气囊压力传感器。

附图说明

本发明的其他特征由说明书以及在其他方面由权利要求书得出。下面借助唯一的附图阐述本发明的有利的实施例。

具体实施方式

该图示出带有两个后轮11、12以及箱形结构13的车辆10的简化的后视图。车辆10可以是牵引车或挂车并且以已知的方式装备有压缩空气制动器、车轮转速传感器、电子制动系统、带有横向加速度传感器以及用于确定车桥负载的行程传感器或气囊压力传感器的制动控制仪器。

从转弯行驶出发，车轮11作为弯道内侧车轮并且车轮12作为弯道外侧车轮。在此，横向加速度a_SP作用于车辆10的重心SP。重心SP位于高度h_SP。

在此，重心SP假定为作用于车轮11、12上的车桥负载的位置。由于车桥负载，在车轮11、12上存在轮胎变形，轮胎变形依赖于出现的横向加速度a_SP。弯道外侧车轮12的有效的轮胎半径r_a减小，而弯道内侧车轮11的有效的轮胎半径r_i略增大。这种效果用于计算重心SP的高度h_SP。

下面进一步给出用于在转弯行驶期间由轮胎变形以及由此所致的车轮速度之差来确定高度h_SP的计算示例：

·车辆的重心高度h_SP示例性地基于车桥数据来计算

·车辆在重心中的所测得的速度为(可以由车轮速度的平均值来确定、由相关车桥的车轮转速传感器或者所有车轮转速传感器的值推导出来)

·在恒定的转弯行驶中所测得的横向加速度为a_SP＝0.15g＝1.47m/s²(来自横向加速度传感器的信号)

·所测得的车桥负载为m＝7000kg，其通过底盘中的行程传感器或者在空气悬挂的情况下通过气囊压力及行程传感器获知，或者通过对车轮的打滑特性的评估来获知。

·轮距为s＝2.0m(车辆常量或从车辆参数化中提取)

·轮胎半径为r₀＝0.517m(在停车时测量，或者依赖于轮胎类型的常量，或者在直线行驶期间通过内部功能从车辆参数化、微调以及获知中提取出的基本值)

·轮胎刚度为(依赖于轮胎类型的常量)

·在转弯行驶期间所测得的车轮差速ΔV_M(外/内)＝0.37m/s。

车辆以11m/s行驶。在以0.15g的横向加速度的转弯行驶期间测量出弯道内侧与弯道外侧车轮之间的车轮速度差ΔV_M为0.37m/s。

由轮距和横向加速度算出的理论车轮速度差为ΔV_A：

在此，理论车轮速度差ΔV_A与所测得的车轮速度差ΔV_M之差ΔV_R为：

ΔV_R＝0.37m/s-0.26m/s＝0.11m/s (方程式2)

该差ΔV_R的原因是转弯行驶期间的轮胎变形，轮胎变形导致轮胎半径发生变化。轮胎变形通过基于惯性的向外取向的离心力导致。这会引起弯道内侧车轮的轮胎半径减小以及弯道外侧车轮的轮胎半径增大。车桥负载以及重心越高，轮胎变形就越强烈。可算出或测出轮胎变形以及车桥负载，然后可算出重心高度。

还由在弯道外侧以及弯道内侧所测得的车轮速度v_Ra和v_Ri的由轮胎变形导致的速度得出差ΔV_R：

v_Ra-v_Ri＝ΔV_R (方程式3)

速度(车轮平移速度)、轮胎半径与转速相互依赖：

ΔV_R＝ω*Δr (方程式4)

方程式4与方程式5得出：

以及

由车轮负载变化ΔF以及轮胎刚度C_R得出半径变化Δr：

和

进一步得出：

车桥上的每个车轮的车轮负载变化±ΔF由如下得到：

由此得到所算出的重心高度：

可以从大约2m的范围内的重心高度出发。该方法用于评估车辆特性。在此，足以区分例如重心极低的卸载的车辆(装载钢板)、重心极高的车辆与介于二者之间的车辆。信息能够例如提供给稳定性调节功能，稳定性调节功能因此可以使其功能性(例如，激励界限或干预强度)与个别的带有负荷的车辆相协调。

在第二实施例中，通过迭代来确定重心SP的高度h_SP。为此可使用横向加速度a_SP。根据横向加速度a_SP解出方程式10。针对高度h_SP假设一个估计值，例如，针对车辆而言相对不可能的较高值3.5m。用于F、m和s的其余值如在第一实施例中那样存在。由此得出所算出的横向加速度a_SP为0.857m/s²，并且因此得出与在第一实施例中所测得的1.47m/s²的横向加速度的显著的差异。

在下一步骤中使用高度h_SP的一个较低的估计值，例如3m。利用该估计值得到所算出的横向加速度a_SP为1m/s²。这与所测得的1.47m/s²的横向加速度仍存在明显的区别。因此持续执行迭代，直至所算出的横向加速度与所测得的横向加速度大体上一致。于是，针对高度h_SP的最后使用的估计值大致相当于重心的实际高度。

附加地，在计算重心的高度之前可以执行校准。在车辆的直线行驶期间不产生横向加速度。倘若仍测出非零的横向加速度，则可以将该偏差作为系统误差代入进一步的计算中。例如，通过比较车辆两侧上的车轮转速传感器的测量值，同时结合轮胎压力传感器的测量值可以确定直线行驶。

Claims (10)

1.一种用于运行在车桥上带至少两个轮胎的车辆(10)中的电子制动系统的方法，其中，所述车辆具有带有高度(h_SP)的重心(SP)，其特征在于，计算所述重心(SP)的高度(h_SP)并且所述电子制动系统使用该高度作为参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据在转弯行驶期间弯道内侧车轮(11)与弯道外侧车轮(12)的车轮转速之差确定所述重心(SP)的高度(h_SP)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据轮距(s)、横向加速度(a_SP)以及车桥负载m来确定所述重心(SP)的高度(h_SP)。

4.根据权利要求1或后续权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据用于监测轮胎状态的传感器的数据来确定所述重心(SP)的高度(h_SP)。

5.根据权利要求1或后续权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据参考信号并且优选迭代地确定所述重心(SP)的高度(h_SP)，其中，所述参考信号是如下参数，所述参数一方面能够在使用假定的高度(h_SP)的情况下算出，并且所述参数另一方面是能测出的或者能够由测量推导出。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，使用所述横向加速度(a_SP)作为参考信号。

7.根据权利要求1或后续权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据在所述车辆的转弯行驶期间出现的测量值来执行对所述重心的高度的计算，以及事先，在所述车辆的直线行驶期间尤其是通过将参考信号设定为零或者另外的已知的并且对于直线行驶来说典型的值确定所述计算的系统误差/恒定偏置值。

8.一种用于车辆(10)的电子制动系统，其尤其是带有用于检查是否存在临界行驶状态的功能，其特征在于，针对所述检差考虑所述重心(SP)的高度(h_SP)并且其以根据前述权利要求中任一项所述的方法确定所述重心(SP)的高度(h_SP)。

9.一种用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的电子控制仪器，尤其是制动控制仪器。

10.一种车辆(10)，其带有根据权利要求9所述的电子控制仪器和/或根据权利要求8所述的电子制动系统。