專利名稱：一種機(jī)動車接地不足風(fēng)險的估計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)動車接地不足風(fēng)險的估計方法，所述不足與至少一個 車輛輪胎的抓地狀態(tài)相關(guān)。
背景技術(shù)：
某些機(jī)動車安裝有用于提糊于駛輔助和具有改善車輛行駛性能目的的裝 置。這種驅(qū)動輔助裝置可分為兩類。第—種類型包括在危險瞎況下代替駕駛
員以主動操控機(jī)動車的方式動作的裝置。這第一種類型包括，例如防止制
動器鎖死類型(ABS)的主動系統(tǒng)或穩(wěn)定性管理類型(ESP)的主動系統(tǒng)。 第二種類型包括用于警告駕駛員其處于潛在危險瞎況下的信息劍共裝置。
本發(fā)明尤其涉及第二種類型的裝置，且其用于估計機(jī)動車接地不足的風(fēng) 險，并通知駕駛員。
為了估計這種風(fēng)險，可采用大量的已知參數(shù)，特別是外部*鵬。安裝在 車輛上的溫度傳感器可以在外部溫度低于確定閾值的任何時候警告駕駛員， 在這個閾值道路可能結(jié)冰。
這種估計接地不足的風(fēng)險很簡單但不能獲得準(zhǔn)確和可靠的結(jié)果。這種估 計假劍氐于確定 鵬，路面就結(jié)冰，但其不證實這一假設(shè)。因此，即使群兩 沒有真正的接地不足風(fēng)險，通常也劍蟲發(fā)警報。進(jìn)一步，在某些情況下，當(dāng) 存在一個接地不足風(fēng)險時，僅依靠測量溫度將無法察覺該接地不足的風(fēng)險， 例如當(dāng)路上有油或輪胎磨損很大時。
除了溫度，其4也參數(shù)也可用于估計接地不足風(fēng)險，但沒有哪個參數(shù)可在 所有情況下提^W效和可靠的估計。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種估計機(jī)動車接地不足風(fēng)險的方法，其比已知
方法更可辯n具有更好的性能。
為此，本發(fā)明提供一種估計機(jī)動車接地不足風(fēng)險的方法，這種不足與車輛的至少一個輪胎的抓地狀態(tài)相關(guān)，該方法的特征在于該風(fēng)險被估計為以下 三個參數(shù)的函數(shù)
*輪胎的最大抓地勢能A,;
*所用的輪胎最大抓地勢能的利用百分比《；禾口
與輪胎打滑風(fēng)險、特別是輪胎面積的損失相關(guān)的量值《。
假設(shè)輪胎取決于以下描述
*縱向力的合力《(基本包括加聽和制動力)； *橫向力的合力巧(基本包括側(cè)向力)；和 *垂直方向力的合力《； 然后采用以下定義。
在給定實例中，輪胎的抓地勢能^定義為縱向力和橫向力的合力除以垂 直方向力的比值
在給定實例中，路面上輪胎的最大抓地勢能/,,被定義為抓地勢能/,所
能達(dá)到的最大值。該最大抓地勢能^^依據(jù)幾個因素，包括地面(道路的)
的性質(zhì)或其磨損狀態(tài)，地職鵬和輪胎^Jt，或?qū)嶋H的天氣因素(包括，例 如，地面水或雪的存在情況)。
在給定實例中，糊臺最大術(shù)也勢能;^的禾傭百分比《由以下公式定義: 尸 =丄掘
該利用百分比《對應(yīng)于由實際采用的相對最大抓地勢能的抓地勢能所表 示的百分比。這個值可在0%到100。/^的范圍內(nèi)變化。自然，越接近100%的 值，輪胎Mi也不足的風(fēng)險就越大。
輪胎的接觸面積定義為輪胎與地面的接觸面積。
量值《定義為與輪胎打滑風(fēng)險相關(guān)的量值，艮陶輪胎和地面間接觸面積
損失相關(guān)。該面積損失是沒有與地面直t封妾觸的輪胎接觸面積的部分。
當(dāng)輪胎行駛在干燥的地面且在正常瞎況下使用，輪胎的全部接觸面積與 地面直t封妾觸。相反，當(dāng)輪胎在浸濕的地面行駛，由于輪胎的一部分接觸面 積不再直接與地面接觸而與細(xì)小的才J莫J妾觸，從而^產(chǎn)生打滑現(xiàn)象。當(dāng)在干 燥的地面行駛時面積損失等于0%，且當(dāng)輪胎和地面間的所有直接接觸損失 時面積損失可為100。％。
最大抓地勢能A^，最大抓地勢能,；的利用百分比《，和量值《都是
己知的參數(shù)，因為其測量方法已知。因此，在所屬技術(shù)領(lǐng)i或，特別是根據(jù)以
下文獻(xiàn)WO 03/066399， WO 03/066400， WO 2004/000620，和US 5 502 433，
可知
*測量輪胎最大抓地勢能/^的方法，該方齒列如禾傭借助力傳織獲
*測量最大抓地勢能/^的禾傭百分比《的方法，該方法無需輪胎最大
抓地勢能的樹可在前測量值；禾口 測量與輪胎打滑風(fēng)險相關(guān)的量值《的方法。
根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)包括最大抓地勢能^、最大抓地勢能//的利用百
廠max 廠max
分比& ，禾口與糊臺打滑風(fēng)險相關(guān)的量值《的這組參數(shù)構(gòu)成了適于估計機(jī)動車
接地不足風(fēng)險的選擇。這種少量參數(shù)的選擇可估計出現(xiàn)的大部分抓地?fù)p失風(fēng) 險的情況，同時避免觸發(fā)錯誤警報的風(fēng)險。
既然這些參數(shù)趕補(bǔ)的，其齡都與一種特定類型的抓地?fù)p失風(fēng)險相關(guān)， 則臟種參數(shù)的測量值的結(jié)合對于估計所有接地不足風(fēng)險是最有禾啲。
輪胎的最大抓地勢能Aiiax尤其適于通知駕駛員特殊的天氣情況、地面的
磨損，或其他與輪胎遭遇極限壓力非必要相關(guān)的原因的結(jié)果，至少一個車輛 輪胎幾乎不存在抓i也力。
輪胎最大抓地勢能的利用百分比《尤其適于通知駕駛員其正在行駛的道
路正在使輪月臺受到極大的壓力且具有抓地不足的風(fēng)險。在這種情況下，輪胎 的抓地力不需對艮小，但由行駛導(dǎo)致的壓力比可獲得的抓地勢能大。該估計 的安全裕度很小。
與輪胎打滑風(fēng)險相關(guān)的量值《尤其適于當(dāng)?shù)孛鏉窕臆囕v速度很高時警
告駕駛員由于打滑的影響輪胎上不當(dāng)?shù)膲毫赡軐?dǎo)致輪胎和地面間的接觸面 積的損失。
為了獲得接地不足風(fēng)險性質(zhì)的估計，對t個互補(bǔ)參數(shù)的每一個進(jìn)行測 量是必需的。臟個參數(shù)是3拉的且不能相互推導(dǎo)。
本發(fā)明的方法還可包括一個或多個以下特征
對于每個參數(shù)，接地不足的風(fēng)險可通過至少為一個參數(shù)測量值的函數(shù)的 對應(yīng)參考值R比較與這些參數(shù)相關(guān)的至少一個閾值S"、并通過將危險值范圍 從不危險值范圍中分離開來估計。
閾值S"以車輛運行情況的函數(shù)的形式進(jìn)行變化， 地，以車輛負(fù)載和/ 或速度的函數(shù)的形式進(jìn)行變化。因此，伏選地，閾值可能以車輛上負(fù)載禾Mit 或速度的函數(shù)的形式進(jìn)行變化。這使得結(jié)合車輛動能與時間周期以警告車輛 駕駛員估計的接地不足風(fēng)險成為可能。車輛動能越大，就期望越快地警告駕 駛員。
如果對于至少一個參數(shù)，參考值^超過閾值S"到達(dá)危險范圍，則該機(jī)動 車的駕駛員被告知估計的接地不足風(fēng)險。由于被告知接地不足風(fēng)險，機(jī)動車 駕駛員可改變車輛行駛的道路以減小該風(fēng)險。既然該參數(shù)與特定風(fēng)險相關(guān)， 警告駕駛員該接地不足風(fēng)險是重要的，即使三個參數(shù)中只有一個是危險值。 在警告駕駛員之前沒有必要三個參數(shù)的每一個均是危險值。
如，于至少一個參數(shù)，參考值^超過閾值S"到達(dá)危險范圍，且如果該 參考值p;保持在該危險范圍同時車輛行駛了從該閾值《被超過時刻開始測量 的預(yù)定距離丄"，貝嗵知機(jī)動車駕駛員估計的接地不足風(fēng)險。假{妙萬述參考值 通常是噪聲(因為通過傳統(tǒng)裝置獲得的所選參數(shù)的測量值一通常包括測量力 矩或振蕩的裝置一本身通常是噪聲)， 為只有當(dāng)參考值保持在危險值范圍 內(nèi)持續(xù)對應(yīng)于車輛運行預(yù)定距離的一段時間、才通知駕駛員估計的接地不足 風(fēng)險。這盡可能地避免了不合時宜的警報。
將參數(shù)的參考值R定義為與該參數(shù)的單次測量值相等。參考值的這種定 義是特別簡單的。
當(dāng)參數(shù)P是輪胎的最大抓地勢能/;或輪胎最大抓±也勢能^_的利用百
分比尸 ，則參考it^通過該參數(shù)的多個測量值(比如兩個或四個測量值)的
線性組合來定義，不同的測量值與車輛的不同輪胎相關(guān)。因此，由于多個測 量值被考慮以定義參考值，從耐蹄U了任何非正常噪聲測量值的影響并使對 駕駛員的警告的相關(guān)性更加可靠。
測量值的線性組M自
*測量值的平均值；禾口
測量值的重心，從而針測量值由對應(yīng)于測量值的由輪胎所支撐的垂 直負(fù)載i^的值加權(quán)。
在這種情況下，通過由垂直負(fù)載f動n權(quán)戶，參數(shù)的測量值，該參考值主
要受最大振幅和最大信噪比的參數(shù)測量值的影響
所選參數(shù)的信號振幅 干擾信號的噪聲
即該測量值是最準(zhǔn)確和最可靠的測量值。因此，參考值上須懂噪聲的影響受 限，尤雜車輛行駛時，從而導(dǎo)致負(fù)載轉(zhuǎn)移。
當(dāng)參數(shù)P與輪胎面積損失《相關(guān)，該參考值^定義為多個參數(shù)《測量值
(例如，兩個或四個測量it)的最大值，不同的測量值涉及車輛的不同輪胎。 僅是車輛的一個輪胎存在接觸面積損失也被認(rèn)為是危險的，并因此與影響車 輛行駛道路相關(guān)。因而，觀測到的具有最大抓地?fù)p失的輪月臺需要優(yōu)先估計抓 地?fù)p失的風(fēng)險，并因此估計萄兩接地的不足。
每個測 1過以下戶，設(shè)^#1行
*掛賄與糊臺旋轍軍耦的靜止裝置的設(shè)備；禾口
*提供有旋轉(zhuǎn)裝配構(gòu)件中的車載裝置的設(shè)備，該裝配包括車輛輪胎和/ 或與輪胎旋轉(zhuǎn)耦合的構(gòu)件。
對于至少一個參數(shù)，接地不足風(fēng)險的第一級別通過將參考值R與第一閾 值S1比較進(jìn)行估計，且接地不足風(fēng)險的第二級別通過將參考值「與第二閾值 S2比較進(jìn)行估計，風(fēng)險的第二級別比風(fēng)險的第一級另搞。
具體實船式
本發(fā)明在通過閱讀僅由實施例組成的以下描述能更好的理解。 根據(jù)本發(fā)明的機(jī)動車的接地不足風(fēng)險的估計方^^括將風(fēng)險估計作為上 文提到的三個參數(shù)P的函數(shù)
輪胎的最大術(shù)也勢能,；；
*已采用的輪月臺最大術(shù)也勢能的利用百分比《；和
與輪胎打滑風(fēng)險、尤其是輪胎面積損失相關(guān)的量值《。
更確切地，對于每個參數(shù)p，接地不足風(fēng)險通過將至少一個參數(shù)測量值
的函數(shù)的參考值K比較與戶;M參數(shù)相關(guān)的閾值s"、并將不危險值范圍從危險
值范圍分離開來估計。
第一測量參數(shù)P是輪胎的最大抓地勢能^薩P = /,隨。
參考值R定義為至少一個戶=~ax的測量值的函數(shù)。 第一實施例
在給定實例中，只有a，的單次測量值可獲得。該測量值，例如，由安
裝有與車輛各輪胎旋轉(zhuǎn)解耦的靜止裝置的設(shè)繊共?？勺兊兀摐y量值可通 過具有旋轉(zhuǎn)裝配構(gòu)件中的機(jī)載,的設(shè)皿供，戶M裝配包括車輛輪胎和/或 至少一個與車輛輪胎旋轉(zhuǎn)耦合的構(gòu)件。
在第一實施例中，參考值R定義為等于戶，參數(shù)/;的單獨測量值，因
而給出以下關(guān)系式R1: (Rl)<formula>formula see original document page 9</formula>
第二實施例
在給定實例中，可獲得多個;/,的測量值(即至少兩個測量值)，該測量
值相對于車輛的不同糊臺而變化，例如，兩對輪胎分別由前軸和后軸支撐。 舉例來說，這四個參數(shù)值可由四個設(shè)皿供，每個包括第一實施例定義
的旋轉(zhuǎn)裝配構(gòu)件中的車載裝置?？勺兊?，至少一個測量值可由安裝有與旨
輪胎旋^辯禺的靜止裝置的設(shè)^^共。
在該第二實施例中，參考值^定義為參數(shù)A皿的四個測量值的線性組合。
優(yōu)選地，該線性組合X寸應(yīng)于測量值的重心，從而每個測量值由與測量值對應(yīng)
的由輪胎支撐的垂直負(fù)載《的f動P權(quán)。給出了以下關(guān)系式R2:
<formula>formula see original document page 9</formula>(R2)
其中FL表示左前輪，F(xiàn)R表示右前輪，RL表示左后輪，和RR表示右后輪。 如果只有兩個^_的領(lǐng)纟量{直可獲得，比如涉及相同前^軸的兩個輪胎， 則以上關(guān)系式R2可變成以下關(guān)系式R3:
<formula>formula see original document page 9</formula>(R3)
其中指數(shù)L代駐輪，且指數(shù)R代表右輪。
如果負(fù)載《未知，該參考值^可定義為測量it的平均值。給出了以下關(guān) 系式R4 (舉例來說，對于涉及同一軸上的兩個輪胎的兩個測量值)
F =/,,,=丄.(// ) (R4)
'"max "t;c/ 、"max "max /
其中指數(shù)L代ffiE輪，以及指數(shù)R代表右輪。
在定義了上述參考值^后，接地不足風(fēng)險通過將該參考值^與至少一個
閾值S"比較、且將估計的危險值范圍從估計的不危險值范圍分離開鄉(xiāng)行估 計。
在戶脫實例中，采用以下兩個閾值
* 、.其與由具有潛在危險道路(比如，由于蜿蜓的路徑或差的
廠max 。
路面質(zhì)量)形成的地面無危險值和地面有危險值的區(qū)別相關(guān)，在這 種iB各上駕駛員需對艮大禾號ii!l3S應(yīng)駕駛道路瞎況；和
* 52=,^其在由光滑道路形成的路面時(比如，由于在路面上有雪
廠msx 。
禾口/或冰)與無危險值和有危險值的區(qū)別相關(guān)。
因此，第一級別的接地不足風(fēng)險通過將參考值^與第一閾值S1相比較而 進(jìn)行估計，且第二級別偷妾地不足風(fēng)險艦將參考值p;與第二閾值s2相比較 而進(jìn)行估計。應(yīng)該注意到第二級別風(fēng)險(路面在有雪和/或冰)高于第一級別 風(fēng)險(蜿!fe鄉(xiāng)各徑或IS的路面質(zhì)量)。
然而，閾值s"的個類她限制為只有一個，或多于兩個。
當(dāng)
*首先參考值^超過閾值S"的一個而達(dá)到危險值范圍；且 *其次當(dāng)車輛行駛自超過該閾值s"的時間起領(lǐng)糧的預(yù)定距離r，參考 值F,保持在所述危險范圍內(nèi)；
然后車輛駕駛員被通知估計的接地不足風(fēng)險。該信息可aa傳統(tǒng)的視覺和/或
聽覺警，躁置掛共給駕駛員，且可分等級。 在所述的實例中，丄"=丄1 =丄2 = 50米(m)。
然而，可變地，只要參考值^超過閾值S"并到達(dá)危險范圍就通知駕駛員， 甚至不用等行駛了預(yù)定距離。
在戰(zhàn)實例中，閾值是預(yù)定的，例如S'-乂ax廣0.5且S、/4x廣0.3。
然而，可變地，只有一個閾值s"需要以^I兩行駛膚況的函數(shù)的形式變化， ,地以^f兩負(fù)載和/或其速度的函數(shù)的形式變化。
第二測量參數(shù)P是代表輪胎最大抓地勢能部分的禾,百分比《，其采用
戶=尸"。
參考值^定義為至少一個戶=《測量值的函數(shù)，采用類似于所述的
p =的方式完成，其中與Ri到R4有關(guān)的a ax由疋替換。
最后，以類似于實施例p";x的方式，接地不足風(fēng)險通過將參考值^與 至少一個閾值s"比較、并將危險值范圍從不危險值范圍分離以進(jìn)行估計。
兩個預(yù)定閾值S1 =尸>和52 =《>在范圍60%到80% (對于s1 )和80% 到90% (對于s2)內(nèi)選擇。例如S^《^70。/。及S"《2^ 850/0 。 最后，第三測量參數(shù)P與輪胎面積損失相關(guān)i^尸=《。 參考值K定義為至少一個P = &的測量值的函數(shù)。
第一實施例
在給定實例中，X寸于A只可獲得一個測量值。以類似于實，例i^ix和 尸=《的方式，參考值K定義為等于所選參數(shù)A的単4蟲測量{直。
第二實施例
在給定實施例中，對于^可獲得多個測量值(即至少兩個測量值)，不同 的測量值與車輛的不同輪胎相關(guān)，例如(對于/^/^和/^《)由前和域 后軸支承的一對或兩對輪胎。
參考值J^于是定義為所選參數(shù)A的測量值的最大值，例如，當(dāng)可獲得四
個測量值時依據(jù)本實施例應(yīng)用的以下關(guān)系式R5: = 腿(尸/) (R5)
其中FL標(biāo)左frf侖，F(xiàn)R表示右繊，RL標(biāo)左后輪，及RR標(biāo)右后輪。
最后，以類似于實施例P二/z咖x和尸^,的方式，接地不;^風(fēng)Ptffi過將參
考值^與至少一個閾值^比較而進(jìn)行估計，期每危險值范圍從不危險值中分 離開。兩個預(yù)定閾值S1 =&和52 =7^可分別在30%到50% (對于S1 )和 60 %到80 % (對于S2 )范圍中選擇。例如S1 = = 40%和S2 = = 70% 。
在上述本發(fā)明的實施方式中，只要三個參數(shù)的任何一個的參考值 ^超過閾值S"中的一個而到達(dá)危險值范圍，就通知車輛駕駛員估計的 接地不足風(fēng)險。
權(quán)利要求
1、一種估計機(jī)動車接地不足風(fēng)險的方法，所述不足與車輛的至少一個輪胎的抓地狀態(tài)相關(guān)，該方法的特征在于所述風(fēng)險被估計為以下三個參數(shù)的函數(shù)輪胎的最大抓地勢能μmax；所用輪胎最大抓地勢能的利用百分比Pu；和與輪胎打滑風(fēng)險、尤其是與輪胎面積損失風(fēng)險相關(guān)的量值Ps。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中對于旨參數(shù)，接地不足風(fēng)險通過將 至少一個參數(shù)測量值函數(shù)的相應(yīng)參考值R比較與所述參數(shù)相關(guān)的至少一個閾值S"而進(jìn)行估計、且將危險值范圍從不危險值范圍區(qū)分開來估計。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中閾值Sn以車輛運行狀況的函數(shù)形式變 化，優(yōu)選地以車輛負(fù)載和/或速度的函數(shù)形式變化。
4、 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，如果對于至少一個參數(shù)，參考 值vr超過閾值S"而到達(dá)危險范圍，則通知機(jī)動車駕駛員估計的接地不足風(fēng)險。
5、 如權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，如果對于至少一個參數(shù)，參考 值vr超過閾值s"而到達(dá)危險范圍，且如果該參考值v r保持在所述危險范圍同時車輛行駛了從所述述閾值S"被超過時刻起開始測量的預(yù)定距離L"，則通知機(jī) 動車駕駛員估計的接地不足風(fēng)險。
6、 如權(quán)利要求2到5中任一所述的方法，其中參數(shù)的所述參考值vr定義 為等于所述參數(shù)的單次測量值。
7、 如權(quán)利要求2到5中任一所述的方法，其中，當(dāng)參數(shù)P是輪胎的最大 抓地勢能/μmax,或輪胎最大抓地勢能μmax的利用百分比Pμ時，則參考值vr定義 為所述參數(shù)的多個測量值的線性組合，比如兩個或四個測量值，不同的測量值與不同的車輛輪胎相關(guān)。
8、如權(quán)利要求7所述的方法，其中測量值的線性組含選自 測量值的平均值；和測量值的重心，從而每個測量值由對應(yīng)于所述測量值的由輪胎支撐的垂直負(fù)載FZ的值加權(quán)。
9、如權(quán)利要求2到5中任一所述的方法，其中，當(dāng)參數(shù)P與輪胎面積損失PS相關(guān)，則參考值Vr定義為多個參數(shù)測量值PS的最大值，比如兩個或四個 測量值，不同的測量值與不同的車輛輪胎相關(guān)。
10、 如權(quán)利要求2到9中任一所述的方法，其中每個測量由以下所選裝置實施提供與輪胎旋轉(zhuǎn)解耦的靜止裝置的設(shè)備；和提供有旋轉(zhuǎn)裝配構(gòu)件中的車載裝置的設(shè)備，該裝配包括車輛輪胎 和/或與輪胎旋轉(zhuǎn)耦合的構(gòu)件。
11、 如權(quán)利要求2到10中任一所述的方法，其中對于至少一個參 數(shù)，第一級別的接地不足風(fēng)險通過將參考值V1與第一閾值S1比較而進(jìn) 行估計，以及第二級別接地不足風(fēng)險通過將參考值Vr與第二閾值S2比 較而進(jìn)行估計，該第二級別的風(fēng)險高于第一級別的風(fēng)險。
全文摘要
依據(jù)本發(fā)明的機(jī)動車接地不足風(fēng)險的估計方法，風(fēng)險被估計為輪胎最大抓地勢能μ<sub>max</sub>，代表所用輪胎最大抓地勢能部分的利用百分比P<sub>u</sub>，以及與輪胎打滑風(fēng)險、尤其是輪胎面積損失相關(guān)的量值P<sub>S</sub>的函數(shù)。
文檔編號B60W10/18GK101200160SQ200710307170
公開日2008年6月18日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月13日
發(fā)明者D·貝特朗 申請人:米其林技術(shù)公司;米其林研究和技術(shù)股份有限公司