CN101423063A - 车辆稳定控制***及方法 - Google Patents

Abstract

控制车辆稳定性的方法及***可以包含确定车辆是否转向过度或者转向不足以及，如果车辆转向过度或者转向不足，确定车辆减速的量值以校正转向不足或者转向过度并且对车辆的至少后制动器施加制动压力以使车辆减速。该方法和***也可以包含基于车辆转向过度或转向不足的条件确定发动机转矩减小量，如果确定的发动机转矩减小量大于实际发动机转矩，则将发动机转矩减小确定的量或将其减小至零，如果确定的发动机转矩减小量值大于实际发动机转矩，则对车辆的至少后制动器施加制动。

Description

车辆稳定控制***及方法

技术领域

本发明总体上涉及一种控制车辆的纵向轮胎力以间接提高车辆横向稳定性的机动车辆稳定控制***。

背景技术

电子稳定控制(ESC)***的主要目的是防止车辆旋转(转向过度)或者犁出(plowing out)(转向不足)。通常通过控制车辆对侧偏率和侧滑角的反应来防止转向过度或者转向不足，侧偏率和侧滑角是表明车辆横向运动的值。使用车辆转向轮转角作为驾驶员所期望的侧偏率的衡量标准，***确定期望侧偏率和实际侧偏率之间的差值并且可以采取措施帮助驾驶员保持在路线上。然而，在低摩擦表面，仅仅控制车辆的侧偏率不足以防止车辆侧滑角的形成。通常不希望有大侧滑角，因为大侧滑角会引起车辆的可操作性或者可控性的降低。为了在所有行驶状态中都稳定，***可以将侧滑角(以及它的微分)用作附加的反馈信号。

电子稳定控制***通常为了控制而依赖于施加制动压力。在车辆的适当角落施加制动压力可以产生侧偏转矩以直接校正车辆的转向不足或者转向过度。因此，电子稳定控制也可以被称为直接侧偏控制。在某些情况下，施加校正的侧偏转矩可能不足以将车辆保持在路上，例如当对可用的牵引来说车辆的速度太快的时候。在这种情况下，可以通过减小发动机转矩以及/或者施加四轮制动使车辆减速。在减小的速度下，平衡离心力所需的转弯轮胎力会被降低到令车辆可以转弯并且一般的驾驶员将能够重新控制车辆的程度，而不会以其自身引起任何失控的速度降低或者降低到其自身引起任何失控的程度。因此，可以通过控制纵向轮胎力间接提高车辆的横向稳定性。纵向轮胎力是由与轮胎(前后)滚动方向平行的轮胎产生的力。纵向轮胎力可以由车辆制动器以及动力传动***直接操纵。

发明内容

本发明可以解决上述一个或者多个问题。通过下面的说明，本发明的其它特征以及/或者优点会显而易见。

本发明不同的示例性实施例提供了一种控制车辆稳定性的方法及***。该方法及***可以包含确定车辆是否转向过度或者转向不足，以及如果车辆转向过度或者转向不足，确定为校正转向不足或者转向过度的车辆减速量并且对至少车辆的后制动器施加制动压力以降低车速。

本发明不同的示例性实施例可选择地或者另外提供了一种方法和***，其包含基于车辆转向不足或转向过度状况确定驱动轴转矩量，将发动机转矩减小已确定的量、或者如果已确定的轴转矩小于零则将发动机转矩减小到零，以及如果已确定的轴转矩小于零则对车辆的至少后制动器施加制动。

在以下说明中，某些方面和实施例将显而易见。应当知道的是，广义上说，即使没有这些方面和实施例的一个或多个特征，本发明也可以实施。应当知道的是这些方面和实施例仅仅是示范和解释并不是对本发明的限制。

附图说明

通过下面对与保护的主体一致的实施例的详细说明，要求保护的主体的特征和优点将显而易见，对实施例的说明的理解应当参照附图，附图中：

图1是表示根据本发明教导的车辆稳定控制***及方法的示例性实施例的流程图；

图2是线性二自由度二轮车模型；

图3示意性地表示根据本发明教导的多种示例性实施例，通过调节每一个车轮的制动压力分布和实现纵向轮胎力；

图4表示包括负发动机转矩要求的发动机转矩要求的示例性实施例；

图5表示根据本发明教导的多种示例性实施例，发动机转矩减小模块如何和曲率控制模块一起工作；

图6是根据本发明教导的多种示例性实施例的曲率控制模块的流程图；以及

图7表示摩擦圆。

尽管以下的详细说明引用了说明性的实施例，但对所属领域的技术人员来说许多可选方案、修改及其变化将显而易见。因此，要求保护的主题要从更宽的范围来理解。

具体实施方式

现在将引用在附图中表示的多种实施例、实例。然而，上述多种示例性实施例的意图并非限制公开。相反，公开的意图是包含可选方案、修改及其等同物。

图1是表示本发明车辆稳定控制***及方法的实施例的教导的流程图。如图所示，根据例如方向盘角度和车速的传感器信号和车辆模型，获得目标横向响应(或者驾驶员意图)，并且(例如由侧偏率(YR))直接测量或者例如通过控制器(例如由侧滑梯度(SSG)以及侧滑角(SSA))估计实际横向响应。本发明的控制器包括一个或多个控制器并且可以集成到现有的车辆防侧翻稳定控制器或者侧偏稳定控制器，或者可以作为接收来自防侧翻稳定控制器以及/或者侧偏率控制器的一个或多个输入数据的专用控制器。控制器可以估计车辆的速度及路面情况、实际横向响应以及目标横向响应。控制器也可以对比目标横向响应和实际横向响应，并且如果控制器确定车辆运动偏离驾驶员意图太多，控制器可以在车辆外角(转向过度位置)或者内角(转向不足位置)施加制动压力以减少偏离。依靠车辆运动校正的有效程度(例如如何有效地减少偏离)，控制器随后可以确定是否有必要通过减小发动机转矩以及/或者施加二轮或者四轮制动进一步使车辆减速。从驾驶员的观点看，发动机转矩减小会比制动更好，因为这样做通常感觉到的侵扰程度较低。

为了减小发动机转矩，本发明教导的多种示例性实施例可以利用发动机转矩减小(ETR)模块限制或者减少驾驶员的油门输入以减低车辆速度，这可以提高车辆的横向稳定性。发动机转矩减小模块可以将测定的侧偏率和目标侧偏率之差(或者目标横向响应测量和实际横向响应测量之差)用作其控制信号。驾驶员期望的侧偏率可以用基于转向轮转角和速度的线性二自由度自行车模型来估计(见图2)。该目标表示高摩擦力(高μ)时理想化的车辆行为。高μ是与例如干沥青相对应的高路面摩擦力。

发动机转矩减小模块可以由该控制信号确定能通过车辆的动力传动***、也许还有其制动***实现的转矩指令。当车辆以相当快的速度进入弯道时，发动机转矩减小模块可以帮助驾驶员保持对车辆的控制。其也可以用来防止驾驶员加速到对特定的弯道过高的速度。

发动机转矩减小模块减小发动机转矩以使车辆减速，导致车辆转弯半径的减小。如有必要的话，发动机转矩减小模块可以发出减速的转矩要求到利用制动使车辆同时并且/或者更快地减速的曲率控制模块。

在一些示例性实施例中，发动机转矩减小模块在过渡状态过程中试图控制长时间的转向不足和转向过度，并且保持其不活动或者受限制。在这样的实施例中，利用准稳态转弯做一个检查。但车辆没有从一个方向过渡到另一个方向时，目标侧偏率(或者目标横向响应)的方向、测量的侧偏率(或者实际的横向响应)的方向以及横向加速度方向成一条直线。如果没有经过这种稳态检查，发动机转矩减小模块的控制死区会增加，正如以下所描述的，在过渡操作过程中使发动机转矩减小模块的控制的敏感度降低。控制死区是在发动机转矩减小模块中没有发生活动的控制信号范围。

在正常的驾驶条件下，为了限制发动机转矩减小模块的车辆控制到适当的情况并且在正常驾驶条件下对传动采用油门控制，本发明的某些实施例可以使用尺寸增大或减小的动力控制激活死区。在多个示例性实施例中，这些死区可以是三个分量的总和，即侧偏率控制器死区、稳态转弯分量以及基于侧滑角的过渡分量。可以包括侧偏率控制器死区，以便发动机转矩减小模块在侧偏控制器之后启动，该侧偏控制器用以控制侧偏率，其控制时间与发动机转矩减小模块相比相对较短。死区采用以下的形式：

DB_ETR＝DB_yawcontrol+DB_steadystate+max(0，k_sideslip*(μ*CC_rear±Sideslipl_inear))

其中μ是以g表示的摩擦系数的估计值，CC_rear是以deg/g表示的后轴转弯柔度，k_sideslip是基于侧滑角的确定过渡态分量分布的增量，以及Sideslip_linear是以度表示的后轴侧滑的线性估计值。Sides_liplinear可以由曲率控制和发动机转矩减小模块计算出来。利用具备转弯柔度常量的线性自行车模型并且假定一个超高的μ进行计算。转弯柔量是在横向加速度下前轴或者后轴产生多少侧偏角的度量标准，以侧偏角(以度数表示)/横向加速度(以g表示)表示。假定国际标准组织(ISO)符号规约，左转时可以从另一个项中减去Sideslip_linear，右转时可以加上它。当侧滑估计值很小时，过渡分量较大，当侧滑估计值很大时，过渡分量较小。在过渡操作过程中，过渡分量令发动机转矩减小模块敏感度降低。在过渡过程中死区的过渡分量令控制器不敏感，因为过渡过程中Sideslip_linear变小或者变为零。这使得正的常数μ*CC_rear成为主项。稳态中，Sideslip_linear等于或者近似于μ*CC_rear并且它们相互抵消或者接近相互抵消，使得死区项更小并且控制器更灵敏。在过渡过程中，当Sideslip_linear没有抵消μ*CC_rear时，死区分量达到最大值并且控制器敏感度降低。除了过渡分量以外，当没有发生稳态转弯检查时DB_steadstate增加到较大值，当发生稳态转弯检查时DB_steadstate减小到较小值。DB_yawcontrol和DBs_teadstate都有不同的范围，取决于车辆是转向不足还是转向过度。

可以为左转或者右转的转向不足或者转向过度的四种情况计算出发动机转矩减小模块的控制信号。例如，左转转向不足时：

${\mathrm{YawSignal}}_{\mathrm{ETR}}={\stackrel{.}{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{tgt}}-{\stackrel{.}{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{measured}}-{\mathrm{DB}}_{\mathrm{ETR},L,\mathrm{US}}---\left(2\right)$

右转转向不足时：

${\mathrm{YawSignal}}_{\mathrm{ETR}}={\stackrel{.}{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{measured}}-{\stackrel{.}{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{tgt}}-{\mathrm{DB}}_{\mathrm{ETR},R,\mathrm{US}}---\left(3\right)$

左转转向过度时：

${\mathrm{YawSignal}}_{\mathrm{ETR}}={\stackrel{.}{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{measured}}-{\stackrel{.}{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{tgt}}-{\mathrm{DB}}_{\mathrm{ETR},L,\mathrm{OS}}---\left(4\right)$

右转转向过度时：

${\mathrm{YawSignal}}_{\mathrm{ETR}}={\stackrel{.}{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{tgt}}-{\stackrel{.}{\mathrm{\ψ}}}_{\mathrm{measured}}-{\mathrm{DB}}_{\mathrm{ETR},R,\mathrm{OS}}---\left(5\right)$

这四个值中最大的值用作发动机转矩减小模块控制信号。然后用-1乘以发动机转矩减小模块控制信号，结果正值使发动机转矩要求增大并且表明侧偏率误差的量小于死区。发动机转矩减小模块控制信号的负值表示应该减小发动机转矩并指出侧偏率误差大于死区。

YawSignal_ETR＝-1*YawSignal_ETR       (6)

控制器可以用以下方程执行基于控制信号(见等式6)的轴转矩PID控制(为使值保持恒定的自动调整变量的比例、积分、微分控制)：

T_proportional＝k_p*YawSignal_ETR             (7)

$T_{\mathrm{derivative}}=k_d*\frac{{\mathrm{dYawSignal}}_{\mathrm{ETR}}}{\mathrm{dt}}---\left(8\right)$

T_integral＝k_i*∫YawSignal_ETR ^*dt        (9)

然后发动机转矩减小模块的要求的轴转矩可以定义为：

T_ETR＝T_derivative+T_proportional+T_integral    (10)

此外，T_ETR可以被过滤掉并且限制它的变化速率使得控制启动平稳、渐进。如果T_ETR<0，发动机将不能实现转矩要求。这种情况下，转矩要求可以被发送给能施加制动器产生必要减速的曲率控制模块，说明如下。

依照本发明的示例性实施例，控制逻辑可以要求要达到三种条件以启动发动机转矩减小模块：

YawSignal_ETR<0                                     (11)

$T_{\mathrm{ETR}}<T_{\mathrm{Driver}}---\left(12\right)$

$T_{\mathrm{ETR}}<T_{\mathrm{TCS}}---\left(13\right)$

T_Driver是以油门和发动机速度估计的传动轴转矩要求，T_TCS是牵引力控制***(TCS)轴转矩要求。如果发动机转矩减小模块已经运行，可以不使用第一个条件(见方程11)。在这种情况下，发动机转矩减小模块要求将增加接近驾驶员以及牵引控制***(TCS)要求。发动机转矩减小模块可以保持运行直到它的要求与驾驶员和牵引控制***要求中较低的一个相匹配，不受发动机转矩减小模块的控制，保持平稳的过渡。当发动机转矩减小模块没有运行时，根据以下方程设定T_integral：T_integral＝min(T_Driver，T_TCS)-T_derivative-T_proportional                (14)

这使PID控制的积分分量初始化，使得发动机转矩减小模块的总转矩要求可以保持小于驾驶员和TCS转矩要求，直到启动发生。启动后，发动机转矩减小模块要求可以遵照PID控制，以确保当从不运行过渡到运行控制状态时，转矩要求连续不断。

然而，发动机转矩减小模块最常做的是减少驾驶员的油门输入，并且使车辆通过自身的惯性(滑行)减速。在控制器确定车辆应该更迅速地或更大程度地减速的情况下，可以使用曲率控制模块启动两个或四个车轮并且对其施加制动压力。除了发动机转矩减小模块以外，可以使用曲率控制模块，或者可以将其作为发动机转矩减小模块的替代物。此外，曲率控制模块可以是发动机转矩减小模块的一部分，或者可以是独立模块。曲率控制模块可以在与发动机转矩减小模块相同的控制器上运行，或者可以在自身的控制器上运行，或者在与其他模块共用的用于车辆控制的控制器上运行。与可以减小驱动力的发动机转矩减小相比，曲率控制可以对车辆强加负的纵向力(或者阻力)。

在本发明的示例性实施例中，在车辆转向过度或者转向不足如此显著以至于应该应用曲率控制模块的情况下，曲率控制模块接收到(无法实现的)负的发动机转矩要求(见图4)，例如从发动机转矩减小模块中接收。负的发动机转矩要求产生于控制器，确定车辆速度应该减小的量或速率，其大于可通过油门输入减小而达到的量或速率-例如，控制器已经确定发动机不仅需要停止增加车辆速度，而且需要施加一定量的阻力(并且发动机通常不能用来向车辆施加足够的阻力)。曲率控制模块可以将负的发动机转矩要求转化为纵向力，下面进行详细描述。然后可以通过调节每一个车轮的制动压力分配并且实现纵向力，如图3所示。因此，负的发动机转矩要求被输入到曲率控制模块，曲率控制模块将要求转化为对车辆的每一个车轮的制动指令。

根据一些示例性实施例，在稳态转弯事件中，曲率控制不会使车辆转向过度或者转向不足，并且可以使车辆保持在自身最大转弯能力的预定百分比内以维持短期和长期的路径曲率的优化权衡之间的适当平衡。曲率控制运算法可以使用防止转向过度以及转向不足的自动制动算法，使车辆保持在自身最大转弯能力的预定百分比内，并能有效地通过调节每一个车轮的制动压力减小转弯半径。

对于持续的方向盘角度的驾驶员过度指令(例如，转向不足，其中驾驶员用方向盘命令比车辆可以产生的侧偏率更大侧偏率，包括除过渡态事件外的事件，例如双车道改变或者右转或左转)，车辆的电子稳定控制可以确定对于给定的车速和路面条件，车辆不能实现驾驶员期望的路径。在某些情况下，不强迫车辆建立侧滑角，则任何因此而产生的、使用的、校正的直接侧偏转矩都不能显著地使车辆的净转弯功率或者能力增加到与驾驶员的期望侧偏率相匹配。因此，发动机转矩减小模块减小发动机转矩以使车辆减速从而允许转弯半径的减小。然而，发动机转矩减小不能足够快地减小车辆速度，因为发动机响应可以相对慢些并且一般不能用于对车辆强加阻力。此外，仅仅当驾驶员踏在油门上时，发动机转矩减小有效；因为不这样的话，就无法从中扣除油门的输入。尽管如此，发动机转矩减小模块可以确定必须通过负的转矩/力使车辆进一步地减速(见图4)，这通常不能通过车辆的发动机实现。尽管换低速档通常或许可以增加一些阻力，尤其对于自动变速器，但可能所需阻力比变速器能够实现的更多。

依照本发明的一些示例性实施例，曲率控制以及发动机转矩减小模块可以一起工作以使车辆减速，如图5的示意图所表示的。如果发动机转矩减小模块要求正的传动转矩值小于驾驶员油门值或者发动机牵引控制要求值(车辆中牵引控制同时发生并且将其值与发动机转矩减小模块要求相比，使用较小的一个)，则减小发动机转矩，但没有完全消失(即，其减小到要求的正的驱动转矩值)。另一方面，如果要求的驱动转矩值是负的，则确定了不但应该消除发动机转矩，而且应当施加负的纵向力。然后利用曲率控制模块将“所需的”负的发动机转矩指令(或者负的纵向力)转化为制动执行器或者制动压力指令。

如图5所示，在不同的示例性实施例中，发动机转矩减小模块可以接收用来控制转矩减小的实际侧偏率形式的反馈。类似地，曲率控制模块可以接收用来控制制动的实际发动机转矩形式的反馈。

图6表示依照本发明的某些实施例的曲率控制模块的主要流程图。方框4中，从多种传感器和由先前已执行代码的计算中接收输入值，例如，侧滑角(例如通过外部模块计算)、正常负荷(例如通过外部模块计算)以及来自发动机转矩减小模块的要求(T_ETR)。其他输入可以包括，例如，(每一个车轮的)制动压力估计值、制动总缸压力、行驶方向指示(向前或者向后)、纵向速度、驾驶员应用制动器的指示、前轴侧偏角的线性计算、(每一个车轮的)轮胎正常负荷、轮胎转向角(或者转向角的正弦或者余弦)、后侧滑角估计。方框6中，曲率控制模块确定控制标记和曲率控制转矩，下面进行详细说明。方框8中，计算或估计前轮胎力，并且随后在方框10中将前轮胎力用于估计道路摩擦系数μ。模块12中，确定通过驾驶员转向输入引起的标准化纵向力NX_steer，并且在方框14中将标准化纵向力NX_steer用于计算要求的纵向力NX_request。方框16计算进/出条件，例如，纵向速度为>5m/s，计数器限制曲率控制可以启动多久，和侧滑角小于预定角度。计数器可以用于曲率控制应用与曲率控制移除之间的平稳过渡。方框18中确定控制指令(车辆应当减速多少的1和0之间的无单位的量度NX，其用来确定压力值)并且在方框20中将该控制指令转化为制动执行器指令(或者制动压力要求)。

如果来自发动机转矩减小模块的发动机转矩指令(T_ETR)是负值，则计算曲率控制转矩(T_CC)，并且设定标记(CC_torque)以表明要求曲率控制：

T_CC＝min(T_ETR，0)                          (15)

CC_torque＝(T_CC<0)                           (16)

其余的算法将TCC转化为标准化的负的纵向力，然后将标准化的负的纵向力重新分配到车辆的四个角，使其与各个角的正常负载成比例。

基于横向加速度(α_y)和侧偏率(

)的微分估计车辆平面(F_Yf)的前轮横向力：

$F_{\mathrm{Yf}}=M\&CenterDot;a_y\&CenterDot;\frac{b}{a+b}+\frac{I_z}{a+b}\&CenterDot;\stackrel{.}{r}---\left(17\right)$

其中M是车辆的质量，是从车辆重心到前轴的距离，b是车辆重心到后轴的距离，I_Z是侧偏轴的转动惯量。然后F_Yf在轮胎平面上转化为横向力(参见图7)：

$F_{\mathrm{yf}}=\frac{F_{\mathrm{Yf}}-F_{\mathrm{xf}}\&CenterDot;\sin \mathrm{\&delta;}}{\cos \mathrm{\&delta;}}---\left(18\right)$

$F_{\mathrm{yfl}}=F_{\mathrm{Yf}}\&CenterDot;\frac{{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{fl}}}{{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{fl}}+{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{fr}}}---\left(19\right)$

F_yfr＝F_yf-F_yfl                 (20)

其中，δ是前轮转向角，η_fl和η_fr分别表示左前轮和右前轮的标准化的正常负载。可以用估计的卡尺压力(F_{fl_est}，P_{fr_est})计算轮胎平面上的前纵向力(F_xf)：

F_xfl＝-ρ_{F_Bar2N}·P_{fl_est}                            (21)

F_xfr＝-ρ_{F_Bar2N}·P_{fr_est}                            (22)

F_xf＝F_xfl+F_xfr                                     (23)

其中，ρ_{F_Bar2N}是前制动压力到纵向力的转换因子，其是常数，单位为N/bar。基于前轮胎力的信息和横向加速度粗测道路表面摩擦系数(μ)，例如：

$\widehat{\mathrm{\&mu;}}=\max (\frac{\left|a_y\right|}{g},\frac{\sqrt{F_{\mathrm{xf}}^2+F_{\mathrm{yf}}^2}}{({\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{fl}}+{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{fr}})\&CenterDot;M\&CenterDot;g})---\left(24\right)$

其中，g是重力加速度。计算值被进一步限制为最小值近似0.1且最大值近似1.0。一旦

确定，可以确定给定行驶条件下的最大轮胎力-法向力与

的乘积。也可以确定标准化的轮胎力，例如根据轮胎力与最大轮胎力的比值确定。例如，标准化的前制动力的计算如下：

${\mathrm{NX}}_{\mathrm{brake}}=\frac{-2\&CenterDot;P_{\mathrm{MC}}\&CenterDot;{\mathrm{\&rho;}}_{F\_\mathrm{Bar}2N}}{({\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{fl}}+{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{fr}})\&CenterDot;\widehat{\mathrm{\&mu;}}\&CenterDot;M\&CenterDot;g}---\left(25\right)$

其中，P_MC是主缸压力测量值。类似地，驾驶员所要求的标准化的前纵向力由下式给出

${\mathrm{NX}}_{\mathrm{driver}}=\frac{-2\&CenterDot;P_{\mathrm{MC}}\&CenterDot;{\mathrm{\&rho;}}_{F\_\mathrm{Bar}2N}\&CenterDot;\cos \mathrm{\&delta;}-\left|F_y\right|\sin \mathrm{\&delta;}}{({\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{fl}}+{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{fr}})\&CenterDot;\widehat{\mathrm{\&mu;}}\&CenterDot;M\&CenterDot;g}---\left(26\right)$

NX_driver与NX_brake的差值表示由于驾驶员转向产生的纵向力。即

NX_steer＝NX_driver-NX_brake             (27)

注意到NX_driver、NX_brake以及NX_steer的计算结果可以饱和使得它们都属于[-1，0]。

由于NX_steer，可以想象前轮已经比后轮更加努力地转动以使车辆减速。这种情况如图3所示，在最左边，箭头V_x指示车辆前进方向。轮胎力矢量通过每一个轮胎的箭头说明。为了增加减速过程中的车辆平衡，曲率控制器的一些示例性实施例可以从仅增加后轮的制动压力开始，令后轮胎力矢量向后转(见图3中间的表示)，直到后轮胎力矢量与前轮胎力矢量平行。然后，如有需要，同时增大前、后轮胎压力(见图3最右边的表示)，以便前、后轮胎力矢量保持平行并且进一步地向后旋转。使单个轮胎力的大小与该车轮上的法向力成比例。

为了拥有与NX_steer相同的效果，后轮制动压力由下式给出

$P_{\mathrm{rl}\_\mathrm{steer}}=-\frac{{\mathrm{NX}}_{\mathrm{steer}}\&CenterDot;{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{rl}}\&CenterDot;\widehat{\mathrm{\&mu;}}\&CenterDot;M\&CenterDot;g}{{\mathrm{\&rho;}}_{R\_\mathrm{Bar}2N}}---\left(28\right)$

$P_{\mathrm{rr}\_\mathrm{steer}}=-\frac{{\mathrm{NX}}_{\mathrm{steer}}\&CenterDot;{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{rr}}\&CenterDot;\widehat{\mathrm{\&mu;}}\&CenterDot;M\&CenterDot;g}{{\mathrm{\&rho;}}_{R\_\mathrm{Bar}2N}}---\left(29\right)$

其中，ρ_{R_Bar2N}是后制动压力到纵向力的转换因子，η_rl和η_rr分别表示左后轮和右后轮的标准化正常负载。如果P_{rl_steer}与P_{rr_stee}之和等于比T_CC更高的纵向力，可以简单地将T_CC转化为后轮的制动压力。然后T_CC被重置为零。否则，可以调整T_CC以考虑转向效应。参见以下逻辑式：

$\mathrm{if}(\frac{-T_{\mathrm{CC}}}{R_{\mathrm{tire}}\&CenterDot;{\mathrm{\&rho;}}_{R\_\mathrm{Bar}2N}}<P_{\mathrm{rl}\_\mathrm{steer}}+P_{\mathrm{rr}\_\mathrm{steer}})$

{

$P_{\mathrm{rl}\_\mathrm{steer}}=\frac{-T_{\mathrm{CC}}}{R_{\mathrm{tire}}\&CenterDot;{\mathrm{\&rho;}}_{R\_\mathrm{Bar}2N}}\frac{{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{rl}}}{{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{rl}}+{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{rr}}}$

$P_{\mathrm{rr}\_\mathrm{steer}}=\frac{-T_{\mathrm{CC}}}{R_{\mathrm{tire}}\&CenterDot;{\mathrm{\&rho;}}_{R\_\mathrm{Bar}2N}}-P_{\mathrm{rl}\_\mathrm{steer}}$

T_CC＝0

}

else

T_CC＝T_CC+(P_{rl_steer}+P_{rr_steer})·ρ_{B_Bar2N}·R_tire

其中，R_tire是轮胎滚动半径。

然后将调整过的TCC转化为标准化的纵向力

${\mathrm{NX}}_{\mathrm{CC}}=\frac{T_{\mathrm{CC}}}{R_{\mathrm{tire}}\&CenterDot;\widehat{\mathrm{\&mu;}}\&CenterDot;M\&CenterDot;g}---\left(30\right)$

注意到因为T_CC≤0，所以NX_cc≤0。标准化的纵向曲率控制要求可以被确定为

NX_request＝NX_steer+NX_CC                (31)

此外，本发明的某些实施例中，限制NX_request使之不超过通常被选为-0.6的设计参数NX_min(即，总轮胎力的60％)：

if(NX_request<NX_min)

   NX_request＝NX_min

这样的限制帮助防止制动压力过高以至于横向车轮力消除，其意味着制动压力过高以至于产生的纵向车轮力减小了车轮的横向力性能。

在发明的某些实施例中，限制NX_request的另一个考虑是通过强加 $a\frac{\mathrm{dR}}{\mathrm{dt}}\&le;0$ 的条件防止快速制动压力的建立使轨迹半径增加，R是轨迹半径。如果NX是先前控制环路要求的标准化纵向力，并且假定轮胎力已经达到自身极限，则由牛顿第二定理得出：

$R=\frac{v^2}{\sqrt{1-{\mathrm{NX}}^2}\&CenterDot;g\&CenterDot;\widehat{\mathrm{\&mu;}}}---\left(32\right)$

其中，v是车辆速度。计算等式(32)中的R关于时间的微分：

$\frac{\mathrm{dR}}{\mathrm{dt}}=\frac{2\&CenterDot;v}{\sqrt{1-{\mathrm{NX}}^2}\&CenterDot;g\&CenterDot;\widehat{\mathrm{\&mu;}}}\&CenterDot;\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{dt}}+\frac{{(1-{\mathrm{NX}}^2)}^{-1}\&CenterDot;v^2\&CenterDot;\mathrm{NX}}{\sqrt{1-{\mathrm{NX}}^2}\&CenterDot;g\&CenterDot;\widehat{\mathrm{\&mu;}}}\&CenterDot;\frac{\mathrm{dNX}}{\mathrm{dt}}\&le;0---\left(33\right)$

进一步简化为

$2\&CenterDot;\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{dt}}+{(1-{\mathrm{NX}}^2)}^{-1}\&CenterDot;v\&CenterDot;\mathrm{NX}\&CenterDot;\frac{\mathrm{dNX}}{\mathrm{dt}}\&le;0---\left(34\right)$

注意到车辆减速dv/dt由下式给出

$\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{NX}\&CenterDot;g\&CenterDot;\widehat{\mathrm{\&mu;}}---\left(35\right)$

将等式(35)代入等式(34)中得到NX_request的变化的下限：

${\mathrm{dNX}}_{\min }=-2\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;t}\&CenterDot;g\&CenterDot;\widehat{\mathrm{\&mu;}}\&CenterDot;(1-{\mathrm{NX}}^2)/v---\left(36\right)$

if(NX_request<NX+dNX_min)

    NX_request＝NX+dNX_min

其中，Δt是采样周期(控制环路时间)。同样地，为防止半径突然减小，强加条件 $a\frac{\mathrm{dR}}{\mathrm{dt}}\&GreaterEqual;0$ 以使压力要求下降不会太快。等式(32)-(36)是同样的步骤，可以得到NX_request的变化的上限：

${\mathrm{dNX}}_{\max }=2\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;t}\&CenterDot;g\&CenterDot;\widehat{\mathrm{\&mu;}}\&CenterDot;(1-{\mathrm{NX}}^2)/v---\left(37\right)$

if(NX_request>NX+dNX_max)

    NX_request＝NX+dNX_max

在一些示例性实施例中，为了确保仅在需要的时候才实行曲率控制函数，根据以下逻辑设计计数器CC_counter：

{

    if(CC_counter<MAX_loop)

         CC_counter＝CC_counter+1

}

else if(CC_counter>0)

    CC_counter＝CC_counter-1

MAX_loop是设计参数，是估计的侧滑角，β_Lim是其极限值，CC_enable是先前的环路进/出标记。当计数器没有显示“超时”并且车辆速度大于5(米/秒)时，可以启动曲率控制器。即，

CC_enable＝(v>5m/s)&&(CC_counter>0)              (38)

因此，该环路的曲率控制指令NX可以由下式确定：

if(CC_enable)       NX＝NX_request

else              NX＝NX_steer

然后可以将NX转化为单独的制动压力要求，其与车轮上的正常负载成比例：

if(CC_enable)

{

$P_{\mathrm{fl}\_\mathrm{cc}}=-\frac{1}{{\mathrm{\&rho;}}_{F\_\mathrm{Bar}2N}}(\mathrm{NX}\&CenterDot;{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{fl}}\&CenterDot;\widehat{\mathrm{\&mu;}}\&CenterDot;M\&CenterDot;g+|F_{\mathrm{yfl}}\&CenterDot;\sin \mathrm{\&delta;}|)\frac{1}{\cos \mathrm{\&delta;}}---\left(39\right)$

if(P_{fl_cc}>CC_counter·Δt·MAX_rate)

    P_{fl_cc}＝CC_counter·Δt·MAX_rate

$P_{\mathrm{fr}\_\mathrm{cc}}=-\frac{1}{{\mathrm{\&rho;}}_{F\_\mathrm{Bar}2N}}(\mathrm{NX}\&CenterDot;{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{fr}}\&CenterDot;\widehat{\mathrm{\&mu;}}\&CenterDot;M\&CenterDot;g+|F_{\mathrm{yfr}}\&CenterDot;\sin \mathrm{\&delta;}|)\frac{1}{\cos \mathrm{\&delta;}}---\left(40\right)$

if(P_{fr_cc}>CC_counter·Δt·MAX_rate)

    P_{fr_cc}＝CC_counter·Δt·MAX_rate

$P_{\mathrm{rl}\_\mathrm{cc}}=P_{\mathrm{rl}\_\mathrm{steer}}-\frac{1}{{\mathrm{\&rho;}}_{R\_\mathrm{Bar}2N}}(\mathrm{NX}-{\mathrm{NX}}_{\mathrm{steer}})\&CenterDot;{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{rl}}\&CenterDot;\widehat{\mathrm{\&mu;}}\&CenterDot;M\&CenterDot;g---\left(41\right)$

if(P_{rl_cc}>CC_counter·Δt·MAX_rate)

      P_{rl_cc}＝CC_counter·Δt·MAX_rate

$P_{\mathrm{rr}\_\mathrm{cc}}=P_{\mathrm{rr}\_\mathrm{steer}}-\frac{1}{{\mathrm{\&rho;}}_{R\_\mathrm{Bar}2N}}(\mathrm{NX}-{\mathrm{NX}}_{\mathrm{steer}})\&CenterDot;{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{rr}}\&CenterDot;\widehat{\mathrm{\&mu;}}\&CenterDot;M\&CenterDot;g---\left(42\right)$

if(P_{rr_cc}>CC_counter·Δt·MAX_rate)

     P_{rr_cc}＝CC_counter·Δt·MAX_rate

}

else

{

P_{fl_cc}＝0

 P_{fr_cc}＝0

  P_{rl_cc}＝0

   P_{rr_cc}＝0

}

其中，MAX_rate是限制每个环路上压力要求可以变化得多快的设计参数。

单独地或者与发动机转矩减小模块一起使用上述曲率控制模块，可以提高车辆稳定控制。

就本说明书及附加的权利要求而言，除非另有说明，说明书和权利要求中使用的所有数字表示的数量、百分数或比例，以及其它数值，都应该理解为在所有情况下术语“关于”的修饰。相应地，除非有相反的说明，书面的说明书和权利要求中所提出的数值参数是近似值，其可以根据寻求由本发明获得的理想性质改变。至少，不是作为限制与权利要求范围相当的理论的应用的尝试，每一个数值参数应该至少依据记述的有效数字解释并且通过应用普通的四舍五入方法解释。

尽管提出本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似的，具体实例中提出的数值是尽可能精确地记述。然而，任意数值都本来就包含了在它们的各自测试测量中出现的标准偏差必然产生的一些误差。此外，这里公开的所有范围都被理解为包括其中包含的任何的以及所有的附属区域。例如，“小于10”的范围包括在最小值零(含)和最大值10(含)之间的任何的以及所有的附属区域，就是最小值等于或者大于零以及最大值等于或者小于10的任何的以及所有的附属区域，例如，1到5。

注意到，用于本说明书和附加权利要求的单数形式，除非被清楚而明确地限制为一个指示对象，否则其包括复数个指代对象，。因此，例如，提到的“束缚设备”包括两个或者多个不同的束缚设备。此处应用的术语“包括”及其语法变体目的在于不受限制，使得清单中的项目列表不与可被替代的或者可增加到清单中的其它类似项目排斥。

对所属领域的技术人员来说，对本发明公开的***和方法的不背离其发明范围的修改及改变将显而易见。从说明书的考虑以及于此公开的发明的实践，公开的其他实施例对所属领域的技术人员来说将显而易见。意图是仅将说明书和实例认为是示意性的。

Claims (19)

1.一种控制车辆稳定性的方法，其特征在于，包含：

确定车辆是否转向过度或者转向不足；

如果车辆转向过度或者转向不足，确定车辆减速量值以校正转向不足或者转向过度；以及

对至少车辆的后制动器施加制动压力以使车辆减速。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含，通过令后轮胎力矢量向后转直到后轮胎力矢量与前轮胎力平行以使车辆减速的同时，开始对后轮施加制动压力、增加车辆的平衡。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包含对车辆后制动器施加制动压力以后，同时对车辆前、后制动器施加制动压力。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果制动压力被同时施加到车辆前、后制动器，则施加制动压力使得前、后轮胎力矢量保持平行并且进一步向后旋转。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，施加到每一个制动器的制动压力的大小与被施加制动压力的轮胎的法向力成比例。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含通过比较目标车辆侧偏率以及实际车辆侧偏率来确定转向过度以及转向不足。

7.根据权利要1所述的方法，其特征在于，进一步包含使用控制死区在过渡操作过程中使控制的敏感度降低。

8.一种控制车辆稳定性的方法，其特征在于，包含基于车辆转向过度或者转向不足条件确定发动机转矩减小量；

如果确定的发动机转矩减小量大于实际发动机转矩，则将发动机转矩减小确定的发动机转矩减小量或将发动机转矩减小至零；以及

如果确定的发动机转矩减小量大于实际发动机转矩，则对车辆的至少后制动器施加制动。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，大于实际发动机转矩的发动机转矩减小要求量被转化为标准化的负的纵向力，并且标准化负的纵向力被转化为制动压力用于车辆的至少后制动器。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，可以减小标准化负的纵向力以防止制动压力过高导致横向轮胎力消除。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，可以减小标准化负的纵向力以防止制动压力的快速建立使车辆的路径半径增大。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，控制标准化负的纵向力以防止车辆路径半径突然减小。

13.一种控制车辆稳定性的***，其特征在于，包含传感器，用于由车辆传感器和由先前已执行代码的计算接收的的一个或多个输入信号，确定车辆是否转向过度或者转向不足，并且如果车辆转向过度或者转向不足，则确定车辆速度减小所要求的量以校正转向不足或者转向过度，其中，控制器发送信号以向车辆的至少后制动器施加制动压力从而将车辆速度减少要求量。

14.根据权利要求13所述的***，其特征在于，当通过令后轮胎力矢量向后转直到后轮胎力矢量与前轮胎力矢量平行以使车辆减速的时候，开始对后轮施加制动压力、增加车辆的平衡。

15.根据权利要求14所述的***，其特征在于，在对车辆后制动器施加制动压力之后，同时对车辆前、后制动器施加制动压力。

16.根据权利要求15所述的***，其特征在于，如果制动压力同时被施加到车辆前、后制动器，则施加制动压力以便令前、后轮胎力矢量保持平行并且进一步向后旋转。

17.根据权利要16所述的***，其特征在于，施加到每一个制动器的制动压力的大小与被施加制动压力的车轮的法向力成比例。

18.根据权利要求13所述的***，其特征在于，控制器通过比较目标车辆侧偏率与实际车辆侧偏率确定转向过度以及转向不足。

19.根据权利要求13所述的***，其特征在于，控制器使用控制死区在过渡操作过程使控制的敏感度降低。

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