專利名稱：識別用于翻車預(yù)防的預(yù)計(jì)橫向負(fù)載轉(zhuǎn)移比的方法和警報(bào)系統(tǒng)的制作方法
專利說明識別用于翻車預(yù)防的預(yù)計(jì)橫向負(fù)載轉(zhuǎn)移比的方法和警報(bào)系統(tǒng)
背景技術(shù)：
翻車在非碰撞車輛事故中具有最高的致死率。為了防止翻車，稱為橫向負(fù)載轉(zhuǎn)移比(LTR)的翻車指標(biāo)已用于檢測翻車傾向。典型地，LTR由在固定的時(shí)間點(diǎn)上測量的車輛信息推定。類比而言，這像拍攝動態(tài)系統(tǒng)的快照并使用此信息(在時(shí)間上凍結(jié)的)以確定翻車威脅。如果LTR的閾值被設(shè)置得過低，其將在正常行駛中給出警報(bào)或貿(mào)然致動翻車預(yù)防系統(tǒng)。如果閾值被設(shè)置得過高，可能太晚防止車輛翻車。由于僅僅使用靜態(tài)LTR不能捕獲的非預(yù)期的擾動或車輛運(yùn)行中的動態(tài)變化，難以確定LTR閾值。


發(fā)明內(nèi)容
提供了一種控制車輛穩(wěn)定性的方法，其包含通過估計(jì)一段時(shí)間內(nèi)的車輛性能參數(shù)來確定車輛的預(yù)計(jì)橫向負(fù)載轉(zhuǎn)移比以及基于預(yù)計(jì)的橫向負(fù)載轉(zhuǎn)移比控制車輛運(yùn)行的步驟。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，預(yù)計(jì)的橫向負(fù)載轉(zhuǎn)移比可用于在招致翻車的條件下在車輛運(yùn)行前檢測翻車傾向。在具有這種預(yù)計(jì)能力的情況下，翻車警報(bào)系統(tǒng)的運(yùn)行可被改進(jìn)為向車輛操作者提供對即將發(fā)生的翻車的提前警報(bào)。另外，包括例如電子止滑差速器的轉(zhuǎn)矩偏置裝置的翻車預(yù)防系統(tǒng)可被運(yùn)行以預(yù)防翻車。



圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例使用車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的示例性全車輪驅(qū)動車輛的原理圖； 圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的原理圖； 圖3為橫向操作過程中的車輛動態(tài)模型；以及 圖4為車輛滾動(roll)過程中的車輛動態(tài)模型。

具體實(shí)施例方式 現(xiàn)在參照附圖——其并非為了對本發(fā)明進(jìn)行限制，圖1原理性地示出了包含橫向定位的發(fā)動機(jī)22的示例性全車輪驅(qū)動車輛20。發(fā)動機(jī)22通過前軸或傳送軸26被連結(jié)到一對前輪24a、24b，并通過后軸30被連結(jié)到一對后輪28a、28b。前軸26主要且直接地受到發(fā)動機(jī)22的驅(qū)動。后軸30經(jīng)由動力傳送單元(未示出)以及中間耦合設(shè)備或耦合器32受到非直接驅(qū)動。后軸30經(jīng)由一個(gè)或一個(gè)以上的驅(qū)動或推進(jìn)軸機(jī)械連結(jié)到前傳送軸26。視情況可選的電子控制止滑差速器(ELSD)34用于將后推進(jìn)軸轉(zhuǎn)矩偏置到后輪28a、28b。耦合器32和ELSD34可以為現(xiàn)有技術(shù)中的公知裝置，并可通過車輛控制系統(tǒng)58(圖2中示出)——例如車輛電子控制單元(ECU)或其他控制器——得到控制。將會明了，車輛20不限于圖中所示的構(gòu)造，并可包含其他構(gòu)造，包括但不限于兩輪驅(qū)動構(gòu)造。
如圖2所示，控制系統(tǒng)58可包含控制單元60，例如基于微處理器的ECU，其包含具有存儲在其中的例如一個(gè)或一個(gè)以上的映射圖的存儲器裝置，映射圖包含車輛運(yùn)行參數(shù)信息；至少一個(gè)車輛傳感器62，其用于測量車輛性能參數(shù)，例如但不限于橫擺率傳感器、車輪速度傳感器、橫向加速度傳感器和/或轉(zhuǎn)向角(steering angle)傳感器?？刂茊卧?0向中間耦合器32和/或ELSD 34提供輸入信號，以便控制這些裝置的接合與解除接合，從而在車輪或軸之間分配轉(zhuǎn)矩?？刂茊卧?0也可控制滾動警報(bào)裝置64——例如車輛儀表板上的可視指示器或音頻警報(bào)裝置——的運(yùn)行，以便向車輛操作者對即將到來的翻車進(jìn)行警報(bào)。
現(xiàn)在參照圖3和4，車輛LTR可由車輛非線性模型確定為 考慮車輛的橫向動態(tài) 或 (2) 其中，m為車輛質(zhì)量，

為車輛橫向速度，r為車輛橫擺率，u為車輛縱向速度，g為重力加速度，Ay為車輛橫向加速度，h為如圖4所示重心相對于車輛旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的高度。
考慮車輛的滾動動態(tài)， (3) 考慮車輛的垂直動態(tài) (4) 其中，

為車輛的垂直加速度。
因此，考慮公式(1)-(4)，LTR可表示如下
(5) 其中，Ixx、Iyy、Izz為分別關(guān)于x、y、z軸的慣性力矩，且其中 且 于是，對于φv，

的相對較小的值，LTR可以表示為 或 對于小的φr，LTR可進(jìn)一步推定為 其中，Ay_meas為橫向加速度，其可使用加速度計(jì)獲得，hCG為整體車輛重心(CG)高度。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，提供了用于確定包含預(yù)計(jì)LTR(PLTR)的車輛LTR的方法，其估計(jì)一時(shí)間段上的而不是固定時(shí)間點(diǎn)上的車輛性能參數(shù)。該方法被設(shè)計(jì)為在寬廣范圍內(nèi)的車輛運(yùn)行條件下準(zhǔn)確地向著翻車“倒計(jì)數(shù)”或在翻車前估計(jì)車輛性能。PLTR的推導(dǎo)如下所示 其中，Ay_meas為測量得到的車輛橫向加速度。
公式(10)表達(dá)了在時(shí)間t0上對于未來的時(shí)間范圍Δt預(yù)計(jì)的PLTR。出于概念驗(yàn)證的目的，測量得到的橫向加速度的符號的作用在此推導(dǎo)中可以忽略。公式(10)中測量得到的橫向加速度Ay_meas典型地富有噪音，因此，難以在推導(dǎo)后獲得平滑的值。使用下面的濾波技術(shù)以減小噪音 其中，τ為時(shí)間常數(shù)。
測量得到的橫向加速度可進(jìn)一步使用線性模型由與轉(zhuǎn)向角的關(guān)系推定， 其中，TFModel(s)為基于線性模型的轉(zhuǎn)向角與橫向加速度的線性傳遞函數(shù)，δw為實(shí)際平均轉(zhuǎn)向輪角度。通過使用這種基于模型的濾波器，可使用低通濾波器濾除來自橫向加速度推導(dǎo)的噪音。另外，由于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的延遲，駕駛者的轉(zhuǎn)向輸入信息在預(yù)計(jì)翻車指標(biāo)中扮演重要角色。
因此，PLTR如下提供 (13) 其中，δd為駕駛者的轉(zhuǎn)向輪角度，τsw為轉(zhuǎn)向一階時(shí)間常數(shù)，SR為轉(zhuǎn)向比。
濾波器

可用在測量得到的橫向加速度上，濾波器

可用在駕駛者轉(zhuǎn)向輪角度上。所選擇的Δt需要足夠長，以覆蓋翻車預(yù)防系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。
不像多數(shù)傳統(tǒng)的確定LTR的方法，確定PLTR的新方法可由控制系統(tǒng)58用于控制車輛轉(zhuǎn)矩偏置裝置(例如中間耦合32以及ELSD 34)，以便改進(jìn)車輛穩(wěn)定性和防止翻車。在例如圖1與2所示的實(shí)施例中，PLTR可由控制器60用于確定合適以及以何種程度接合轉(zhuǎn)矩偏置裝置，從而增大車輛的偏航阻尼并防止翻車。例如但不限于，控制單元60可被配置為使得中間耦合器32和/或ELSD 34在PLTR一旦超過閾值或PLTR變化率超過預(yù)定閾值率時(shí)運(yùn)行。PLTR也可用于控制滾動警報(bào)裝置64的運(yùn)行，以便向車輛操作者對即將到來的翻車進(jìn)行警報(bào)。將會明了，使用PLTR控制車輛轉(zhuǎn)矩偏置裝置或滾動警報(bào)裝置的運(yùn)行不限于此，PLTR可用于控制其它車輛系統(tǒng)，例如車輛制動系統(tǒng)或動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，以便防止翻車。
上面的說明書中詳細(xì)介紹了本發(fā)明，相信本領(lǐng)域技術(shù)人員通過閱讀和理解本說明書可想到本發(fā)明的多種變型和修改。所有這些變型和修改包含在本發(fā)明中，只要它們落入所附權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于控制車輛穩(wěn)定性的方法，其包含以下步驟
通過在一時(shí)間段上評估車輛性能參數(shù)，確定車輛的預(yù)計(jì)橫向負(fù)載轉(zhuǎn)移比；基于預(yù)計(jì)橫向負(fù)載轉(zhuǎn)移比，控制車輛的運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，車輛包含轉(zhuǎn)矩偏置裝置，該裝置用于控制轉(zhuǎn)矩在一對車輪或在一對車輛軸之間的分配，且控制車輛運(yùn)行的步驟包含接合轉(zhuǎn)矩偏置裝置，以便控制在所述一對車輪或所述一對車輛軸之間的轉(zhuǎn)矩分配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，車輛包含滾動警報(bào)裝置，且控制車輛運(yùn)行的步驟包含運(yùn)行滾動警報(bào)裝置，以便向車輛操作者對即將到來的翻車進(jìn)行警報(bào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，確定預(yù)計(jì)橫向負(fù)載轉(zhuǎn)移比的步驟包含使用線性模型由與車輛轉(zhuǎn)向角的關(guān)系推定車輛橫向加速度
其中，TFModel(s)為基于線性模型的轉(zhuǎn)向角與橫向加速度的線性傳遞函數(shù)，δw為實(shí)際平均轉(zhuǎn)向輪角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，確定步驟包含如下地確定預(yù)計(jì)橫向負(fù)載轉(zhuǎn)移比
其中，Δt為未來的時(shí)間范圍，δd為車輛轉(zhuǎn)向輪角度，τsw為轉(zhuǎn)向一階時(shí)間常數(shù)，SR為轉(zhuǎn)向比。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其還包含在測量得到的橫向加速度上使用濾波器
以及在駕駛者轉(zhuǎn)向輪角度上使用濾波器的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，車輛包含控制系統(tǒng)，確定步驟包含將未來的時(shí)間范圍Δt選擇為至少與翻車預(yù)防系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間一樣長。
全文摘要
一種用于控制車輛穩(wěn)定性的方法，其包含以下步驟通過在一時(shí)間段上評估車輛性能參數(shù)，確定車輛的預(yù)計(jì)橫向負(fù)載轉(zhuǎn)移比；基于預(yù)計(jì)橫向負(fù)載轉(zhuǎn)移比，控制車輛的運(yùn)行。
文檔編號B60W30/04GK101460350SQ200780020572
公開日2009年6月17日 申請日期2007年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月3日
發(fā)明者D·皮亞博格卡恩, Q·袁, J·Y·盧 申請人:伊頓公司