CN117719520A - 用于确定车辆的参考车速的单元和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于确定车辆的参考车速的单元和方法，参考车速适用于计算后轮的期望转角，所述单元包括：获取模块；第一确定模块，其基于相应车轮在当前周期中相对于在上一周期中的轮速检测值的检测值变化率来确定相应车轮在当前周期中的轮速检测值是否正常；第二确定模块，其基于相应车轮在当前周期中的轮速检测值来确定轮速转换值；修正模块，其修正相应车轮在当前周期中的轮速转换值；第三确定模块，其基于每个车轮在当前周期中的轮速修正值来确定在当前周期中的参考车速大小；以及第四确定模块，其基于每个车轮在当前周期中的轮向检测值来确定在当前周期中的参考车速方向。本申请提供的所述单元和方法减少后轮偏摆问题且提高后轮转向的平顺性。

Description

用于确定车辆的参考车速的单元和方法

技术领域

本申请涉及车辆后轮转向技术领域，更具体地，涉及用于确定车辆的参考车速的单元和方法，这样的参考车速适用于计算用于车辆的多个车轮中的后轮的期望转角。

背景技术

随着现代车辆技术的发展和道路条件的改善，对于车辆的舒适性、操控性以及安全性的要求越来越高，为了改善车辆的转弯灵活性、车辆直线行驶的稳定性、以及车辆的舒适性等，在车辆中应用了后轮随动转向技术。换言之，通过利用后轮随动转向技术，在车辆低速或出现转向不足时后轮与前轮呈反向转动，以达到减小转弯半径而提高车辆灵活性的目的，而在车辆呈转向过度尤其是高速甩尾的趋势时，后轮与前轮呈同向转动，以平缓地变道。

一般而言，车辆的RWS(Rear Wheel Steering：后轮转向)控制用ECU(ElectronicControl Unit：电子控制单元)通过例如CAN总线从车辆其他相关ECU获取车速、方向盘角度、侧纵向加速度、横摆角速度等，以用于计算适配于车辆的当前行驶状况的后轮的期望转角，并且控制后轮转向装置以致使后轮转向至所述期望转角。来自车辆其他相关ECU的车速通常为车辆的多个车轮的轮速大小的平均值，且通过与多个车轮中的相应车轮相关联的轮速传感器检测相应车轮的轮速大小，以产生以轮速信号的形式传递的轮速检测值。一方面，由轮速传感器产生的轮速检测值会存在误差，另一方面，在轮速信号的传递过程中也可能发生信号丢失或延迟，导致在当前周期中的轮速检测值相对于在上一周期中的轮速检测值不合理地波动，而RWS控制用ECU通过基于这样的轮速检测值计算的车速来计算后轮的期望转角，易于导致后轮的期望转角突变，降低驾驶舒适性，甚至造成安全隐患。

发明内容

本申请的一个目的是提供用于确定车辆的参考车速的单元和方法，参考车速适用于计算用于车辆的多个车轮中的后轮的期望转角，因为这样的参考车速既能合理表征车辆的当前行驶状况，又能通过自身的平稳变化来抑制后轮的期望转角突变。

根据本申请的一个方面，提供一种用于确定车辆的参考车速的单元，所述参考车速适用于计算用于所述车辆的多个车轮中的后轮的期望转角，其中，所述单元包括：获取模块，其配置成从与所述多个车轮中的相应车轮相关联的轮速传感器获取相应车轮在每一周期中的轮速检测值和轮向检测值；第一确定模块，其配置成基于相应车轮在当前周期中的轮速检测值相对于在上一周期中的轮速检测值的检测值变化率来确定相应车轮在当前周期中的轮速检测值是否正常，其中，当相应车轮在当前周期中的轮速检测值为不正常时，以相应车轮在上一周期中的轮速检测值作为相应车轮在当前周期中的轮速检测值；第二确定模块，其配置成基于相应车轮在当前周期中的轮速检测值来确定相应车轮在当前周期中的轮速转换值，以表示在将相应车轮的轮速转换至车辆质心时产生的质心速度大小；修正模块，其配置成修正相应车轮在当前周期中的轮速转换值，以产生相应车轮在当前周期中的轮速修正值；第三确定模块，其配置成基于每个车轮在当前周期中的轮速修正值来确定在当前周期中的参考车速大小；以及第四确定模块，其配置成基于每个车轮在当前周期中的轮向检测值来确定在当前周期中的参考车速方向。

可选地，获取模块配置成：从所述轮速传感器获取相应车轮在每一周期中的轮速检测值的有效性值，并且第一确定模块配置成：在基于相应车轮在当前周期中的轮速检测值相对于在上一周期中的轮速检测值的检测值变化率来确定相应车轮在当前周期中的轮速检测值是否正常之前，基于相应车轮在当前周期中的轮速检测值的有效性值来确定相应车轮在当前周期中的轮速检测值是否有效，其中，当相应车轮在当前周期中的轮速检测值为无效时，以相应车轮在上一周期中的轮速检测值作为相应车轮在当前周期中的轮速检测值。

可选地，获取模块配置成：从与所述车辆的方向盘相关联的方向盘转角传感器获取在每一周期中的方向盘转角检测值；以及从与所述车辆的后轮转向装置相关联的后轮转向装置位移传感器获取在每一周期中的后轮转向装置位移检测值；并且第二确定模块配置成：基于在当前周期中的方向盘转角检测值来确定在当前周期中的前轮转角值，基于在当前周期中的后轮转向装置位移检测值来确定在当前周期中的后轮转角值，并且基于在当前周期中的前轮转角值、在当前周期中的后轮转角值、以及相应车轮在当前周期中的轮速检测值来确定相应车轮在当前周期中的轮速转换值。

可选地，获取模块配置成：从所述轮速传感器获取相应车轮在每一周期中的加速度检测值；以及从与所述车辆的底盘相关联的横摆角速度传感器获取在每一周期中的横摆角速度检测值，并且修正模块配置成：基于相应车轮在当前周期中的加速度检测值和横摆角速度检测值来确定相应车轮在当前周期中的加速度转换值，以表示在将相应车轮的加速度转换至车辆质心时产生的质心加速度大小；以及利用卡尔曼滤波算法基于相应车轮在当前周期中的加速度转换值修正相应车轮在当前周期中的轮速转换值。

可选地，修正模块配置成：利用卡尔曼滤波算法的预测模型基于相应车轮在当前周期中的加速度转换值来确定相应车轮在当前周期中的轮速预测值，以及利用卡尔曼滤波算法的更新模型基于相应车轮在当前周期中的轮速转换值和轮速预测值来确定相应车轮在当前周期中的轮速修正值，其中，当获取模不能从所述轮速传感器获取到相应车轮在当前周期中的轮速检测值时，以相应车轮在当前周期中的轮速预测值作为轮速修正值。

可选地，第三确定模块配置成：计算所述多个车轮在当前周期中的轮速修正值的第一平均值；以及基于第一平均值相对于在上一周期中的参考车速大小的车速变化率来确定以第一平均值或以在上一周期中的参考车速大小相对于可接受的最大车速变化率改变的车速值作为在当前周期中的参考车速大小。

可选地，第三确定模块配置成：计算所述多个车轮在当前周期中的轮速修正值的第一平均值；基于每个车轮在当前周期中的轮速修正值相对于第一平均值的修正值变化率来确定每个车轮的轮速修正值是否可用于确定在当前周期中的参考车速大小；计算所有可用于确定在当前周期中的参考车速大小的轮速修正值的第二平均值；以及基于第二平均值相对于在上一周期中的参考车速大小的车速变化率来确定以第二平均值或以在上一周期中的参考车速大小相对于可接受的最大车速变化率改变的车速值作为在当前周期中的参考车速大小。

可选地，所述单元还包括限速模块，限速模块配置成：当基于在当前周期中的参考车速大小所计算的参考横摆角速度大于在当前周期中的横摆角速度检测值乘以安全系数时，以在上一周期中的参考车速大小相对于可接受的最大车速变化率改变的车速值作为在当前周期中的参考车速大小。

可选地，第四确定模块配置成通过以下中的至少一项来确定在当前周期中的参考车速方向：当所述多个车轮中的三个或多于三个车轮在当前周期中的轮向检测值为正时，判断当前周期中的参考车速方向为正；当所述多个车轮中的三个或多于三个车轮在当前周期中的轮向检测值为反时，判断当前周期中的参考车速方向为反；当所述多个车轮中的两个车轮在当前周期中的轮向检测值为正且另外两个车轮在当前周期中的轮向检测值为反时，使用在上一周期中的参考车速方向作为在当前周期中的参考车速方向；以及当获取模块不能从所述轮速传感器获取到相应车轮在当前周期中的轮向检测值时，以相应车轮在上一周期中的轮向检测值作为相应车轮在当前周期中的轮向检测值。

根据本申请的另一方面，提供一种用于确定车辆的参考车速的方法，所述参考车速适用于计算用于所述车辆的多个车轮中的后轮的期望转角，可选地利用上述用于确定车辆的参考车速的单元执行所述方法，其中，所述方法包括：从与所述多个车轮中的相应车轮相关联的轮速传感器获取相应车轮在每一周期中的轮速检测值和轮向检测值；基于相应车轮在当前周期中的轮速检测值相对于在上一周期中的轮速检测值的检测值变化率来确定相应车轮在当前周期中的轮速检测值是否正常，其中，当相应车轮在当前周期中的轮速检测值为不正常时，以相应车轮在上一周期中的轮速检测值作为相应车轮在当前周期中的轮速检测值；基于相应车轮在当前周期中的轮速检测值来确定相应车轮在当前周期中的轮速转换值，以表示在将相应车轮的轮速转换至车辆质心时产生的质心速度大小；修正相应车轮在当前周期中的轮速转换值，以产生相应车轮在当前周期中的轮速修正值；基于每个车轮在当前周期中的轮速修正值来确定在当前周期中的参考车速大小；以及基于每个车轮在当前周期中的轮向检测值来确定在当前周期中的参考车速方向。

本申请提供的用于确定车辆的参考车速的单元和方法可以在轮速传感器的检测出现误差、信号丢失或延迟而导致轮速检测值波动的情况下，仍确保参考车速可以适用于计算出无明显阶跃的后轮的期望转角，减少由此引起的后轮的偏摆问题，提高后轮转向的平顺性，并且保证整车安全。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施方式的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本申请的实施方式，并且连同说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据本申请的一个实施方式的用于确定车辆的参考车速的单元的示意性框图。

图2是车辆的示意图，所述车辆具有根据本申请的一个实施方式的用于确定车辆的参考车速的单元以及相关传感器。

图3是根据本申请的一个实施方式的用于计算车辆的参考车速的单元的打滑判断模块的判断流程图。

图4是根据本申请的一个实施方式的用于计算车辆的参考车速的单元的有效性判断模块的判断流程图。

图5是根据本申请的一个实施方式的用于计算车辆的参考车速的单元的第二确定模块和修正模块的计算原理示意图。

图6是根据本申请的一个实施方式的用于计算车辆的参考车速的方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施方式。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施方式中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、装置和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、装置和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施方式的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：在本文中描述的各种变量及其值均以信号或数据的方式在各个模块、单元以及装置中进行转换，以在各个模块、单元以及装置之间传递各种变量及其值，因此，在下文中为了简洁起见，将直接提及变量及其值本身而不提及代表它们的信号或数据。

一般而言，用于确定车辆的参考车速的单元12可以被集成在RWS控制用ECU 13中，以作为RWS控制用ECU 13的一部分，而参考车速后续将适用于计算用于车辆的多个车轮、例如四个车轮(即，前轮：左前轮W₁和右前轮W₂；和后轮：左后轮W₃和右后轮W₄)中的后轮的期望转角(即，待应用的转动角度)。

参照图1，单元12总体上包括可以进行通信的获取模块18、第一确定模块20、第二确定模块22、修正模块24、第三确定模块26、以及第四确定模块28。

获取模块18可以配置成通过例如CAN总线从安装在车辆的相关组件上的传感器获取用于确定参考车速的相关变量在每一周期中的检测值。

参照图2，这些在图中未示出的传感器包括：与左前轮W₁相关联的轮速传感器，其用于在每一周期中检测左前轮W₁的轮速大小以产生轮速检测值V_1,detected及其有效性值VA₁、检测左前轮W₁的加速度大小以产生加速度检测值A_1,detected、以及检测左前轮W₁的旋转方向(例如，正转或反转)以产生轮向检测值D₁；与右前轮W₂相关联的轮速传感器，其用于在每一周期中检测右前轮W₂的轮速大小以产生轮速检测值V_2,detected及其有效性值VA₂、检测右前轮W₂的加速度大小以产生加速度检测值A_2,detected、以及检测右前轮W₂的旋转方向以产生轮向检测值D₂；与左后轮W₃相关联的轮速传感器，其用于在每一周期中检测左后轮W₃的轮速大小以产生轮速检测值V_3,detected及其有效性值VA₃、检测左后轮W₃的加速度大小以产生加速度检测值A_3,detected、以及检测左后轮W₃的旋转方向以产生轮向检测值D₃；与右后轮W₄相关联的轮速传感器，其用于在每一周期中检测右后轮W₄的轮速大小以产生轮速检测值V_4,detected及其有效性值VA₄、检测右后轮W₄的加速度大小以产生加速度检测值A_4,detected、以及检测右后轮W₄的旋转方向以产生轮向检测值D₄；与车辆的方向盘14相关联的方向盘转角传感器，其用于在每一周期中检测方向盘14的转角以产生方向盘转角检测值δ_ang，其中，方向盘14的转角一般由于操作员向方向盘14施加转矩以使得方向盘14相对于其初始位置有所偏转而产生，在方向盘14的初始位置下，方向盘14使得前轮W₁、W₂回正，在存在方向盘14的转角的情况下，方向盘14使得前轮W₁、W₂转向；与车辆的后轮转向装置16相关联的后轮转向装置位移传感器，其用于在每一周期中检测后轮转向装置16的位移，以产生后轮转向装置16位移检测值y，其中，后轮转向装置16的位移直接或间接地指代后轮转向装置16的执行部件相对于其参考零位的偏移距离，在执行部件的参考零位下，后轮转向装置16使得后轮回正，在存在后轮转向装置16的位移的情况下，后轮转向装置16使得后轮W₃、W₄转向；以及与车辆的底盘17相关联的横摆角速度传感器，其用于在每一周期中检测车辆的横摆角速度，以产生横摆角速度检测值Y_aw,detected。

为了简单起见，在下文中以下标i表示与相应车轮相关联的下标1-4，以表示四个车轮中的任意一个。

返回至图1，第一确定模块20可以包括打滑判断模块20a和可选的有效性判断模块20b。

参照图3，打滑判断模块配置20a成基于相应车轮W_i在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T相对于在上一周期中的轮速检测值V_{i,detected,T-1}的检测值变化率来确定相应车轮W_i在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T是否正常，其中，当相应车轮W_i在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T为不正常时，以相应车轮在上一周期中的轮速检测值V_{i,detected,T-1}作为相应车轮W_i在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T，即，使得V_i,detected,T＝V_{i,detected,T-1}。在图3中，N为车轮的数量。

举例而言，当左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T相对于在上一周期中的轮速检测值V_{1,detected,T-1}的检测值变化率|(V_1,detected,T-V_{1,detected,T-1})|/V_{1,detected,T-1}小于等于第一阈值ΔD时，判断左前轮W₁在当前周期中的轮速正常；当左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T相对于在上一周期中的轮速检测值V_{1,detected,T-1}的检测值变化率大于第一阈值ΔD时，判断左前轮W₁在当前周期中出现打滑或左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T存在异常波动，因此，以左前轮W₁在上一周期中的正常轮速检测值V_{1,detected,T-1}作为\更新\替代\覆盖左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T，即，使得V_1,detected,T＝V_{1,detected,T-1}。例如，ΔD的大小可以通过实车测试标定。在这里，检测值变化率即为相应车轮W_i在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T减去在上一周期中的轮速检测值V_{i,detected,T-1}的差值的绝对值除以相应车轮W_i在上一周期中的轮速检测值V_{i,detected,T-1}。

另外，如果所有车轮在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T相对于在上一周期中的轮速检测值V_{i,detected,T-1}的检测值变化率都大于第一阈值ΔD，表示可能所有车轮都打滑，则单元12可以向RWS控制用ECU 13的故障处理单元(未示出)发送故障信号，以促使RWS控制用ECU 13控制后轮转向装置16以致使后轮W₃、W₄回正且保持锁止，因为在这种情况下，需要保证车轮有足够的驱动力走出使所有车轮都打滑的打滑区。

参照图4，可以在执行打滑判断模块20a之前，执行有效性判断模块20b，有效性判断模块20b配置成基于相应车轮W_i在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T的有效性值VA_i,T来确定相应车轮W_i在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T是否有效，其中，当相应车轮W_i在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T为无效时，以相应车轮W_i在上一周期中的轮速检测值V_{i,detected,T-1}作为相应车轮W_i在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T。在图4中，N为车轮的数量。

举例而言，当左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T为无效时，意味着左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T不适于使用，尤其不适于用于计算参考车速，且以左前轮W₁在上一周期中的轮速检测值V_{1,detected,T-1}作为左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T，即，使得V_1,detected,T＝V_{1,detected,T-1}。在这里，应当将左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T视为无效的情况包括：左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T的有效性值VA_1,T在信号的传递过程中丢失，但是左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T并非必定也在信号的传递过程中丢失；或左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T的有效性值VA_1,T为例如0、而不是1，以代表左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T存在错误或严重误差。

另外，当左前轮W₁的轮速检测值V_1,detected,T为无效已经持续了一段故障容忍时间T₁时，单元12可以向RWS控制用ECU 13的故障处理单元发送故障信号，以促使RWS控制用ECU13控制后轮转向装置16以致使后轮W₃、W₄回正且保持锁止。另外，在故障容忍时间T₁内，如果所有车轮在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T都为无效，则直接使用单元12在上一周期中计算的参考车速大小V_O,T-1，即，使得V_O,T＝V_O,T-1。

可以理解的是，举例而言，当打滑判断模块20a在判断左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T为无效的情况下以左前轮W₁在上一周期中的轮速检测值V_{1,detected,T-1}作为左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T时，左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T相对于在上一周期中的轮速检测值V_{1,detected,T-1}的检测值变化率将为零，即小于ΔD，有效性判断模块20b将判断左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T为正常。因此，打滑判断模块20a的判断和有效性判断模块20b的判断互不冲突。

第二确定模块22配置成基于相应车轮W_i在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T来确定相应车轮W_i在当前周期中的轮速转换值V_{i,converted,T}，其中，轮速转换值表示在将相应车轮W_i的轮速转换至车辆质心时产生的质心速度大小。

举例而言，可以将车辆描绘为如图5所示的、作为平面刚体的简化车辆模型，简化车辆模型合理地包括：由如图2中所示的、例如同步转向的左前轮W₁和右前轮W₂合成的一个简化前轮SW₁，所述一个简化前轮SW₁的轮心位于连接左前轮W₁的轮心和右前轮W₂的轮心的第一线段的中心；由如图2中所示的、例如同步转向的左后轮W₃和右后轮W₄合成的一个简化后轮SW₂，所述一个简化后轮SW₂的轮心位于连接左后轮W₃的轮心和右后轮W₄的轮心的第二线段的中心；以及位于所述一个简化前轮SW₁和所述一个简化后轮SW₂之间的车辆质心C，例如，车辆质心C可以位于连接所述一个简化前轮SW₁的轮心和所述一个简化后轮SW₂的轮心的第三线段L₃上。

单元12可以通过从方向盘转角传感器获取的在当前周期中的方向盘转角检测值δ_ang,T来确定在当前周期中的前轮转角值δ_SF,T，例如，可以借助于方向盘14的转角与前轮的转角之间的预设传动比K₁，即，δ_SF,T＝δ_ang,T×K₁。前轮转角值δ_SF,T可以指代在简化车辆转弯时简化前轮SW₁的轮速方向相对于第三线段L₃向前延伸的方向的夹角，以确定简化前轮SW₁的轮速方向，在这里，简化前轮SW₁的轮速方向可以指代左右前轮W₁、W₂两者的轮速方向。

单元12可以通过从后轮转向装置位移传感器获取的在当前周期中的后轮转向装置16位移检测值y_T来确定在当前周期中的后轮转角值δ_SR,T，例如，可以借助于后轮转向装置16的位移与后轮转角之间的预设比例K₂，即，δ_SR,T＝y_T×K₂。后轮转角值δ_SR可以指代在简化车辆转弯时简化后轮SW₂的轮速方向相对于第三线段L₃向前延伸的方向的夹角，以确定简化后轮SW₂的轮速方向，在这里，简化后轮SW₂的轮速方向可以指代左右后轮W₃、W₄两者的轮速方向。

然后，基于简化前轮SW₁的轮速方向和简化后轮SW₂的轮速方向可以确定在简化车辆转弯时的瞬态转弯中心O。换言之，瞬态转弯中心O是两条直线H₁、H₂的交点，一条直线H₁穿过简化前轮SW₁的轮心且与简化前轮SW₁的轮速方向垂直地延伸，另一条直线H₂穿过简化后轮SW₂的轮心且与简化后轮SW₂的轮速方向垂直地延伸。然后，将连接所述交点和车辆质心C的第四线段L₄作为瞬态转弯半径。然后，基于具体的车辆设计可以得知第三线段L₃的长度、车辆质心C与简化前轮SW₁的轮心的距离a、以及车辆质心C与简化后轮SW₂的轮心的距离b，因此可以根据三角形几何关系确定车辆质心C的质心速度切向于瞬态转弯半径的方向、以及简化前轮SW₁的轮速方向和简化后轮SW₂的轮速方向相对于车辆质心C的质心速度的方向的夹角δ_C,T。

然后，根据理论力学对平面刚体的速度分析方法将相应车轮W_i在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T换算至车辆质心C的质心速度的方向上，以确定相应车轮W_i在当前周期中的轮速转换值V_{i,converted,T}。

修正模块24配置成修正相应车轮W_i在当前周期中的轮速转换值V_{i,converted,T}，以产生相应车轮W_i在当前周期中的轮速修正值V_i,modified,T。

可选地，修正模块24配置成基于从相应车轮W_i的轮速传感器获取的相应车轮W_i在当前周期中的加速度检测值A_i,detected,T和从横摆角速度传感器S₇获取的横摆角速度检测值Y_{aw,detected,T}来确定相应车轮W_i在当前周期中的加速度转换值A_{i,converted,T}，其中，加速度转换值表示在将相应车轮W_i的加速度转换至车辆质心时产生的质心加速度大小。

例如，依然可以参照图5，根据理论力学对平面刚体的加速度分析方法，在将相应车轮W_i的加速度换算至车辆质心C时，应当考虑相应车轮W_i的加速度矢量和车辆质心C绕相应车轮W_i的轮心的转动加速度矢量ω_R，其中，可以根据相应车轮W_i在当前周期中的加速度检测值A_i,detected,T、前轮转角值δ_SF,T、后轮转角值δ_SR,T来确定相应车轮W_i的加速度矢量，以及其中，可以根据横摆角速度检测值Y_{aw,detected,T}、车辆质心C与简化前轮SW₁的轮心的距离a、以及车辆质心C与简化后轮SW₂的轮心的距离b来确定车辆质心C绕相应车轮W_i的轮心的转动加速度矢量ω_R。

可选地，修正模块24配置成利用卡尔曼滤波算法基于相应车轮W_i在当前周期中的加速度转换值A_{i,converted,T}来修正相应车轮W_i在当前周期中的轮速转换值V_{i,converted,T}，以产生相应车轮W_i在当前周期中的轮速修正值V_i,modified,T。

可选地，利用如下公式(1)所示的卡尔曼滤波算法的预测模型、基于相应车轮W_i在当前周期中的加速度转换值A_{i,converted,T}来确定相应车轮W_i在当前周期中的轮速预测值V_{i,predicted,T}，

其中，代表相应车轮W_i在上一周期中由卡尔曼滤波算法修正后的轮速值，即V_{i,predicted,T}-1；V_at代表相应车轮W_i在当前周期中的加速度转换值，即A_{i,converted,T}；P_t-1代表相应车轮W_i在上一周期的轮速协方差和随机过程误差的协方差Q；A、B为系数矩阵，可以通过例如经验和实车测试标定。因此，可以利用卡尔曼滤波算法的预测模型预测相应车轮W_i在当前周期中的轮速平均值/>作为相应车轮W_i在当前周期中的轮速预测值V_{i,predicted,T}、以及预测相应车轮W_i在当前周期中的轮速协方差/>

然后，利用如下公式(2)所示的卡尔曼滤波算法的更新模型基于相应车轮W_i在当前周期中的轮速转换值V_{i,converted,T}和轮速预测值V_{i,predicted,T}来确定相应车轮W_i在当前周期中的轮速修正值，

其中，R代表测量误差的协方差；K_t代表卡尔曼增益系数；y_t＝CV_t，其中，C＝1，V_t代表相应车轮W_i在当前周期中的轮速转换值V_{i,converted,T}；I为单位矩阵。因此，可以利用卡尔曼滤波算法的更新模型迭代更新相应车轮W_i在当前周期中的轮速平均值作为相应车轮W_i在当前周期中的轮速修正值V_i,modified,T、以及迭代更新相应车轮W_i在当前周期中的轮速协方差P_t，以计算出考虑了随机误差和轮速传感器测量误差的轮速修正值。

当获取模块18不能从轮速传感器获取到相应车轮W_i在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T时，举例而言，当左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T可能在信号的传递过程中丢失，但是左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T的有效性值VA_1,detected,T并非必定在信号的传递过程中丢失时，单元12将设置例如测量误差的协方差R＝0，以调整卡尔曼增益系数K_t为1，并且y_t、即V_t由于左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T在信号的传递过程中丢失而为0，使得左前轮W₁在当前周期中的轮速平均值为0，在这种情况下，左前轮W₁在当前周期中的轮速修正值V_1,modified,T即由卡尔曼滤波算法的预测模型计算的左前轮W₁在当前周期中的轮速预测值V_{i,predicted,T}表示，即，V_1,modified,T＝V_{i,predicted,T}。

另外，如果获取模块18不能获取到左前轮W₁在当前周期中的轮速检测值V_1,detected,T已经持续了一段故障容忍时间T₂，则单元12可以向RWS控制用ECU 13的故障处理单元发送故障信号，以促使RWS控制用ECU 13控制后轮转向装置16以致使后轮W₃、W₄回正且保持锁止。

第三确定模块26配置成基于每个车轮W_i在当前周期中的轮速修正值V_i,modified,T来确定在当前周期中的参考车速大小V_O,T。

返回至图1，第三确定模块26包括可选的可用轮速确定模块26a和第一限速模块26b。

第一限速模块26b配置成：计算多个车轮在当前周期中的轮速修正值V_i,modified,T的第一平均值N₁，即，N₁＝(V_1,modified,T+V_2,modified,T+V_3,modified,T+V_4,modified,T)/4；以及基于第一平均值N₁相对于在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1的车速变化率|(N₁-V_O,T-1)|/V_O,T-1来确定以第一平均值N₁或以在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1相对于可接受的最大车速变化率改变的车速值作为在当前周期中的参考车速大小V_O,T。

举例而言，当第一平均值N₁相对于在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1的车速变化率|(N₁-V_O,T-1)|/V_O,T-1小于等于第二阈值ΔE、即小于等于可接受的最大车速变化率时，意味着以第一平均值N₁作为在当前周期中的参考车速大小V_O,T是安全的；当第一平均值N₁相对于在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1的车速变化率大于第二阈值ΔE时，根据车辆是在加速还是在减速，以在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1加减在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1乘以第二阈值ΔE的车速值作为在当前周期中的参考车速大小V_O,T，即，V_O,T＝V_O,T-1×(1±ΔE)，从而防止由于参考车速的阶跃导致后轮的期望转角突变。在这里，车速变化率即为第一平均值N₁减去在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1的差值的绝对值除以在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1。值得注意的是，第二阈值ΔE根据不同的车速、即不同的在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1会发生变化。

另外，可选的可用轮速确定模块26a配置成可以预先基于每个车轮W_i在当前周期中的轮速修正值V_i,modified,T相对于第一平均值N₁的修正值变化率来确定每个车轮W_i的轮速修正值是否可用于确定在当前周期中的参考车速大小V_O,T；计算所有可用于确定在当前周期中的参考车速大小V_O,T的轮速修正值的第二平均值N₂；以及基于第二平均值N₂相对于在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1的参考车速变化率来确定以第二平均值N₂或以在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1相对于可接受的最大车速变化率改变的车速值作为在当前周期中的参考车速大小V_O,T。

举例而言，当左前轮W₁在当前周期中的轮速修正值V_1,modified,T相对于第一平均值N₁的修正值变化率|(V_1,modified,T-N₁)|/N₁小于等于第三阈值ΔF时，判断左前轮W₁的轮速修正值V_1,modified,T可以用于确定在当前周期中的参考车速大小V_O,T；当左前轮W₁在当前周期中的轮速修正值V_1,modified,T相对于第一平均值N₁的修正值变化率大于第三阈值ΔF时，判断左前轮W₁的轮速修正值V_1,modified,T不可以用于确定在当前周期中的参考车速大小V_O,T。在这里，修正值变化率即为相应车轮W_i在当前周期中的轮速修正值V_i,modified,T减去第一平均值N₁的差值的绝对值除以第一平均值N₁。

当仅一个车轮的轮速修正值相对于第一平均值N₁的修正值变化率大于第三阈值ΔF时，以另外三个轮速的轮速修正值的平均值来计算第二平均值N₂。可选地，当两个或多个两个的车轮的轮速修正值相对于第一平均值N₁的修正值变化率大于第三阈值ΔF时，则直接使用单元12在上一周期中计算的参考车速大小V_O,T-1，即，V_O,T＝V_O,T-1，因为这种情况意味着有多个车轮即将出现严重打滑。

然后，当第二平均值N₂相对于在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1的车速变化率|(N₂-V_O,T-1)|/V_O,T-1小于等于第二阈值ΔE时，以第二平均值N₂作为在当前周期中的参考车速大小V_O,T；当第二平均值N₂相对于在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1的车速变化率大于第二阈值ΔE时，根据车辆是在加速还是在减速，以在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1加减在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1乘以第二阈值ΔE的车速值作为在当前周期中的参考车速大小V_O,T，即，V_O,T＝V_O,T-1×(1±ΔE)，从而防止由于参考车速的阶跃导致后轮的期望转角突变。在这里，车速变化率即为第二平均值N₂减去在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1的差值的绝对值除以在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1。

可选地，单元12还可以包括在第一限速模块26b之后执行的第二限速模块30，其配置成基于如以下公式(3)-(5)所示的动力学模型来进一步验证以在当前周期中的参考车速大小V_O,T确定后轮的期望转角是否安全可靠：

其中，α_i为四个车轮的侧偏角；k_i为四个车轮的轮胎侧偏刚度；β为车辆质心的侧偏角；γ为需要计算的横摆角速度；u_c为行驶车速，即为在当前周期中的参考车速大小V_O,T的纵向分量；m为车辆质量；a和b分别为车辆质心与前后车轴的距离，即如上所述的车辆质心与简化前轮SW₁的轮心的距离a、和车辆质心与简化后轮SW₂的轮心的距离b；I为车辆绕竖直轴线的转动惯量；M为横摆力矩。

M可以通过公式(4)计算：

M＝(c/2)(F_x1-F_x2+F_x3-F_x4) (4)

其中，F_xi为四个车轮的纵向力，源自于与驱动电机相关联的IMCU(智能运动控制单元12：Intelligent Motion Control Unit)的整车动力驱动模块的驱动力分配值，c是左前轮W₁的轮心和右前轮W₂的轮心之间的距离。

四个车轮的侧偏角α_i与转向角的关系可以通过公式(5)表示：

其中，v为车辆侧向速度，即为在当前周期中的参考车速大小V_O,T的侧向分量；δ_i为四个车轮的转角。

为方便进行验证，假设在当前周期中车辆匀速稳态行驶，即同时v＝0，可保证β＝0，因此，可基于在当前周期中的参考车速大小V_O,T反向计算参考横摆角速度γ，比较所计算的参考横摆角速度γ是否大于在当前周期中的横摆角速度检测值Y_{aw,detected,T}乘以安全系数ΔG，当γ≤Y_{aw,detected,T}×ΔG时，判断在当前周期中的参考车速大小V_O,T可靠性高、可用于计算后轮的期望转角。当γ＞Y_{aw,detected,T}×ΔG时，判断在当前周期中的参考车速大小V_O,T用于计算后轮的期望转角可能会引起车辆过度转弯以至于翻车，在这种情况下，以在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1相对于可接受的最大车速变化率改变的车速值作为在当前周期中的参考车速大小V_O,T，即，V_O,T＝V_O,T-1×(1±ΔE)。

可以理解的是，举例而言，当第一限速模块26b在判断在上一周期中的参考车速大小V_O,T-1相对于可接受的最大车速变化率改变的车速值作为在当前周期中的参考车速大小V_O,T时，第二限速模块30将判断在当前周期中的参考车速大小V_O,T可用于计算后轮的期望转角。因此，第一限速模块26b的判断和第二限速模块30的判断互不冲突。

第四确定模块28配置成基于每个车轮W_i在当前周期中的轮向检测值Di来确定在当前周期中的参考车速方向D_O,T。

举例而言，第四确定模块28配置成通过以下中的至少一项来确定在当前周期中的参考车速方向D_O,T：当多个车轮W_i中的三个或多于三个车轮在当前周期中的轮向检测值D_i,T为正时，判断当前周期中的参考车速方向D_O,_T为正；当多个车轮中的三个或多于三个车轮在当前周期中的轮向检测值D_i,T为反时，判断当前周期中的参考车速方向D_O,T为反；当多个车轮W_i中的两个车轮在当前周期中的轮向检测值D_i,T为正且另外两个车轮在当前周期中的轮向检测值D_i,T为反时，直接使用单元12在上一周期中计算的参考车速方向D_O,T-1，即D_O,T＝D_O,T-1；当相应车轮W_i在当前周期中的轮向检测值D_i在信号的传递过程中丢失以使得获取模块18不能从轮速传感器获取到相应车轮W_i在当前周期中的轮向检测值D_i,T时，直接使用相应车轮W_i在上一周期中的轮向检测值D_i,T-1即D_i,T＝D_i,T-1；当获取模块18不能从轮速传感器获取到相应车轮W_i在当前周期中的轮向检测值D_i,T已经持续了一段故障容忍时间T₃时，单元12可以向RWS控制用ECU 13的故障处理单元发送故障信号，以促使RWS控制用ECU 13控制后轮转向装置16致使后轮W₃、W₄回正且保持锁止。

参照图6，用于确定车辆的参考车速的方法相应地包括以下步骤：

S1001.从与所述多个车轮中的相应车轮W_i相关联的轮速传感器获取相应车轮W_i在每一周期中的轮速检测值V_i,detected,T和轮向检测值D_i,T；

S1002.基于相应车轮W_i在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T相对于在上一周期中的轮速检测值V_{i,detected,T-1}的检测值变化率来确定相应车轮W_i在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T是否正常，其中，当相应车轮W_i在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T为不正常时，以相应车轮W_i在上一周期中的轮速检测值V_{i,detected,T-1}作为相应车轮在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T；

S1003.基于相应车轮W_i在当前周期中的轮速检测值V_i,detected,T来确定相应车轮W_i在当前周期中的轮速转换值V_{i,converted,T}，以表示在将相应车轮W_i的轮速转换至车辆质心时产生的质心速度大小；

S1004.修正相应车轮W_i在当前周期中的轮速转换值V_{i,converted,T}，以产生相应车轮W_i在当前周期中的轮速修正值V_i,modified,T；

S1005.基于每个车轮W_i在当前周期中的轮速修正值V_i,modified,T来确定在当前周期中的参考车速大小V_O,T；以及

S1006.基于每个车轮W_i在当前周期中的轮向检测值D_i,T来确定在当前周期中的参考车速方向D_O,T。

本申请中提供的用于确定车辆的参考车速的方法旨在利用用于确定车辆的参考车速的单元执行，因此在本文中描述的单元的特征和方法的特征可以相互对应、结合、以及互换。

另外，以上描述的用于确定车辆的参考车速的单元12和各个传感器实际上各自包括存储器和处理器。一方面，存储器可以存储各种可执行指令及其参数。存储器可以包括电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。存储器的更具体的例子包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。另一方面，当可执行指令及其参数由处理器执行时，产生了实现说明书中描述的步骤和附图中的流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。

附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施方式的单元、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以表示一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的单元来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。

虽然已经通过示例对本申请的一些特定实施方式进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施方式进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于确定车辆的参考车速的单元(12)，所述参考车速适用于计算用于所述车辆的多个车轮中的后轮的期望转角，其中，所述单元(12)包括：

获取模块(18)，其配置成从与所述多个车轮中的相应车轮相关联的轮速传感器获取相应车轮在每一周期中的轮速检测值和轮向检测值；

第一确定模块(20)，其配置成基于相应车轮在当前周期中的轮速检测值相对于在上一周期中的轮速检测值的检测值变化率来确定相应车轮在当前周期中的轮速检测值是否正常，其中，当相应车轮在当前周期中的轮速检测值为不正常时，以相应车轮在上一周期中的轮速检测值作为相应车轮在当前周期中的轮速检测值；

第二确定模块(22)，其配置成基于相应车轮在当前周期中的轮速检测值来确定相应车轮在当前周期中的轮速转换值，以表示在将相应车轮的轮速转换至车辆质心时产生的质心速度大小；

修正模块(24)，其配置成修正相应车轮在当前周期中的轮速转换值，以产生相应车轮在当前周期中的轮速修正值；

第三确定模块(26)，其配置成基于每个车轮在当前周期中的轮速修正值来确定在当前周期中的参考车速大小；以及

第四确定模块(28)，其配置成基于每个车轮在当前周期中的轮向检测值来确定在当前周期中的参考车速方向。

2.根据权利要求1所述的单元(12)，其中，获取模块(18)配置成：

从所述轮速传感器获取相应车轮在每一周期中的轮速检测值的有效性值，并且

第一确定模块(20)配置成：

在基于相应车轮在当前周期中的轮速检测值相对于在上一周期中的轮速检测值的检测值变化率来确定相应车轮在当前周期中的轮速检测值是否正常之前，基于相应车轮在当前周期中的轮速检测值的有效性值来确定相应车轮在当前周期中的轮速检测值是否有效，其中，当相应车轮在当前周期中的轮速检测值为无效时，以相应车轮在上一周期中的轮速检测值作为相应车轮在当前周期中的轮速检测值。

3.根据权利要求1或2所述的单元(12)，其中，获取模块(18)配置成：

从与所述车辆的方向盘(14)相关联的方向盘转角传感器获取在每一周期中的方向盘转角检测值；以及

从与所述车辆的后轮转向装置(16)相关联的后轮转向装置位移传感器获取在每一周期中的后轮转向装置位移检测值；并且

第二确定模块(22)配置成：

基于在当前周期中的方向盘转角检测值来确定在当前周期中的前轮转角值，基于在当前周期中的后轮转向装置位移检测值来确定在当前周期中的后轮转角值，并且基于在当前周期中的前轮转角值、在当前周期中的后轮转角值、以及相应车轮在当前周期中的轮速检测值来确定相应车轮在当前周期中的轮速转换值。

4.根据权利要求3所述的单元(12)，其中，获取模块(18)配置成：

从所述轮速传感器获取相应车轮在每一周期中的加速度检测值；以及

从与所述车辆的底盘(17)相关联的横摆角速度传感器获取在每一周期中的横摆角速度检测值，并且

修正模块(24)配置成：

基于相应车轮在当前周期中的加速度检测值和横摆角速度检测值来确定相应车轮在当前周期中的加速度转换值，以表示在将相应车轮的加速度转换至车辆质心时产生的质心加速度大小；以及

利用卡尔曼滤波算法基于相应车轮在当前周期中的加速度转换值修正相应车轮在当前周期中的轮速转换值。

5.根据权利要求4所述的单元(12)，其中，修正模块(24)配置成：

利用卡尔曼滤波算法的预测模型基于相应车轮在当前周期中的加速度转换值来确定相应车轮在当前周期中的轮速预测值，以及

利用卡尔曼滤波算法的更新模型基于相应车轮在当前周期中的轮速转换值和轮速预测值来确定相应车轮在当前周期中的轮速修正值，其中，当获取模块(18)不能从所述轮速传感器获取到相应车轮在当前周期中的轮速检测值时，以相应车轮在当前周期中的轮速预测值作为轮速修正值。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的单元(12)，其中，第三确定模块(26)配置成：

计算所述多个车轮在当前周期中的轮速修正值的第一平均值；以及

基于第一平均值相对于在上一周期中的参考车速大小的车速变化率来确定以第一平均值或以在上一周期中的参考车速大小相对于可接受的最大车速变化率改变的车速值作为在当前周期中的参考车速大小。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的用单元(12)，其中，第三确定模块(26)配置成：

计算所述多个车轮在当前周期中的轮速修正值的第一平均值；

基于每个车轮在当前周期中的轮速修正值相对于第一平均值的修正值变化率来确定每个车轮的轮速修正值是否可用于确定在当前周期中的参考车速大小；

计算所有可用于确定在当前周期中的参考车速大小的轮速修正值的第二平均值；以及

基于第二平均值相对于在上一周期中的参考车速大小的车速变化率来确定以第二平均值或以在上一周期中的参考车速大小相对于可接受的最大车速变化率改变的车速值作为在当前周期中的参考车速大小。

8.根据权利要求6或7所述的单元(12)，其中，所述单元(12)还包括限速模块(30)，限速模块(30)配置成：

当基于在当前周期中的参考车速大小所计算的参考横摆角速度大于在当前周期中的横摆角速度检测值乘以安全系数时，以在上一周期中的参考车速大小相对于可接受的最大车速变化率改变的车速值作为在当前周期中的参考车速大小。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于确定车辆的参考车速的单元(12)，其中，第四确定模块(28)配置成通过以下中的至少一项来确定在当前周期中的参考车速方向：

当所述多个车轮中的三个或多于三个车轮在当前周期中的轮向检测值为正时，判断当前周期中的参考车速方向为正；

当所述多个车轮中的三个或多于三个车轮在当前周期中的轮向检测值为反时，判断当前周期中的参考车速方向为反；

当所述多个车轮中的两个车轮在当前周期中的轮向检测值为正且另外两个车轮在当前周期中的轮向检测值为反时，使用在上一周期中的参考车速方向作为在当前周期中的参考车速方向；以及

当获取模块(18)不能从所述轮速传感器获取到相应车轮在当前周期中的轮向检测值时，以相应车轮在上一周期中的轮向检测值作为相应车轮在当前周期中的轮向检测值。

10.一种用于确定车辆的参考车速的方法，所述参考车速适用于计算用于所述车辆的多个车轮中的后轮的期望转角，可选地利用根据权利要求1至9中任一项所述的用于确定车辆的参考车速的单元(12)执行所述方法，其中，所述方法包括：

从与所述多个车轮中的相应车轮相关联的轮速传感器获取相应车轮在每一周期中的轮速检测值和轮向检测值；

基于相应车轮在当前周期中的轮速检测值相对于在上一周期中的轮速检测值的检测值变化率来确定相应车轮在当前周期中的轮速检测值是否正常，其中，当相应车轮在当前周期中的轮速检测值为不正常时，以相应车轮在上一周期中的轮速检测值作为相应车轮在当前周期中的轮速检测值；

基于相应车轮在当前周期中的轮速检测值来确定相应车轮在当前周期中的轮速转换值，以表示在将相应车轮的轮速转换至车辆质心时产生的质心速度大小；

修正相应车轮在当前周期中的轮速转换值，以产生相应车轮在当前周期中的轮速修正值；

基于每个车轮在当前周期中的轮速修正值来确定在当前周期中的参考车速大小；以及

基于每个车轮在当前周期中的轮向检测值来确定在当前周期中的参考车速方向。