用于确定车辆轴距的方法和用于使用这种方法的车辆控制系统

摘要

本发明涉及一种用于确定带有至少两根轴(FA、RA)的车辆(1)的轴距(L)的方法，其中，在车辆(1)的至少一段转弯行驶期间记录车辆(1)的测量信号(ω；n

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定车辆轴距的方法和一种用于使用这种方法的车辆控制系统，尤其是行驶动力学控制系统(Fahrdynamikregelungssystem)。

背景技术

在带有两根轴(也就是说转向轴或者前轴和驱动轴或者后轴)的车辆中，将转向轴的中点至驱动轴的中点的间距定义为轴距。在带有三根轴的车辆中，同样可运用该方法。在不转向的附加轴的情形中，在此将转向轴或者前轴的中点至两个后轴之间的中点的间距近似地假定为轴距。在转向的附加轴的情形中，只要该轴是自由旋转的或者在强制转向的轴的情形中该附加轴在转弯半径(Kurvenradius)上运转，则该转向的附加轴没有影响。

对于车辆的不同功能或控制系统尤其是稳定性控制系统而言，轴距是重要的输入量，以便可以估计并评价车辆的行驶动力学特性。此外，在制动期间，与带有较小轴距的车辆相比，带有较大轴距的车辆在行驶动力学和转向特性方面更稳定。因此，例如在转向轴上确定最大可实现的制动与获得易操纵性之间的折衷。在此，易操纵性主要受到稳定侧偏力(Seitenführungskraftft)的影响，其中，产生的力矩与轴距成比例地增加。

轴距的确定通常由相应的车辆的数据页或者制造商说明来实现。当然，在这种情况下可能出现不同装备中的变化和由制造引起的公差。

在目前所使用的控制系统尤其是稳定性控制系统(其中轴距被用作输入量)中，部分地仅确定带有小的、中等的或大的轴距的车辆种类并且因此粗略地对控制特性进行匹配，以便确定和描述车辆的行驶动力学特性；因此，此类确定方法和基于此类确定方法的控制系统不精确。

发明内容

本发明的目的是，能够精确地确定车辆的轴距。

该目的通过根据权利要求1的方法和根据权利要求17的车辆控制系统来实现。从属权利要求描述了优选的改进方案。

本发明基于如下思想，即，由测量信号尤其是车辆的行驶动力学测量信号来动态地测定车辆行驶期间的轴距。

有利地，为此使用至少两个车轮尤其是所述前轴的以及后轴的车轮的车轮速度以及车辆在转弯行驶期间所测量的或所测定的横摆角速度。

这基于如下想法，即，在转弯行驶时，在各个车轮不同的转弯半径的情形中存在车辆车轮共同的横摆角速度并且由这些值可以推导出轴距。

为了测定各个车轮速度，根据本发明尤其可以将对于不同的稳定性控制而言总归被测量的车轮的车轮转速用作测量信号，其中，各个车轮速度可以由车轮转速通过在直线行驶期间校准来测定。随后，由车轮速度和共同的横摆角速度得出各个车轮的转弯半径，由转弯半径又可以在几何上推导出轴距。

在此，在转向轴的转弯外侧的车轮与后轴的转弯内侧的车轮之间出现车轮速度上的很大的差，从而使得这两个车轮尤其可以被用于测定轴距。此外，同样可以使用单侧的(也就是说转弯内侧的或转弯外侧的)车轮。

根据本发明，在使用以该方法所确定的轴距的情形下，可以例如基于轴地(achsweise)进行依赖于轴距的制动力分配。此外，能够使制动力水平与车辆的轴距成比例地匹配。由此可以获得对制动的改善。

除了用于制动系统或者制动控制系统之外，根据本发明，轴距同样可以用于确定转向传动比、控制系统的单轮基准或理论横摆特性中。

根据本发明，横摆角速度可以通过横摆角速度传感器来测量；此外，同样可以由其它的测量值，例如由前轮的速度差来确定；此外，横摆角速度原则上同样可以间接地来测定或者估计。

因此，轴距根据本发明可以由如下测量信号来测定，这些测量信号在车辆或大多数车辆尤其是商用车中本来就存在。因此，尤其还可以不需要用于实施根据本发明的方法的其它硬件成本，从而使得其可以通过额外的编程来调设。

附图说明

下面结合附图借助于实施方式对本发明进行说明。其中：

图1示出左转弯中的根据本发明的车辆；

图2示出右转弯中的车辆；

图3示出车辆的俯视图。

具体实施方式

车辆1以带有其车轮的俯视图在图3中较详细地且在图1和图2中示出；该车辆1具有带有左前轮FL和右前轮FR的转向的前轴FA以及带有左后轮RL和右后轮RR的后轴RA；因此，转向的前轴FA是转向轴，后轴RA是驱动轴。

此外，车辆1具有车辆控制系统尤其是行驶动力学控制系统的控制装置2、用于测量横摆角速度ω的横摆角速度传感器3、有利地还有用于测量横向加速度q的横向加速度传感器4以及在其车轮上测量各自的车轮转速n_FL、n_FR、r_RL、r_RR的各一个车轮转速传感器5.1、5.2、5.3、5.4，这些车轮转速以本身公知的方式用于行驶动力学控制系统，尤其是用于打滑控制系统，例如防抱死制动系统(ABS)、加速防滑系统(ASR)、电子稳定程序系统(ESP)或电子稳定控制系统(ESC)。

在这种两轴的车辆1中，如所画的那样，将轴距L规定为两根轴FA、RA在其中间区域内的间距。

图1示出带有相应地偏转的前轮FL、FR的左转弯。在此，画出的是四个车轮至共同的转弯中心M1的转弯半径，其中，左前轮FL具有转弯半径r_FL，转弯外侧的右前轮FR具有转弯半径r_FR，转弯内侧的左后轮RL具有转弯半径r_RL而转弯外侧的右后轮RR具有转弯半径r_RR。在后轮RL与RR之间的轮距s的情形中，在该左转弯中相应地适用的是r_RR＝r_RL+s。

在图2的右转弯中，转弯半径r_FL、r_FR、r_RL和r_RR又绕转弯中心M2画出，其中，在右转弯中适用的却是r_RL＝r_RR+s。

对于车辆1且因此对于其四个车轮FL、FR、RL、RR而言，绕相应的转弯中心M1或M2存在共同的横摆角速度ω。

各个车轮FL、FR、RL、RR各自具有特有的车轮速度v_FL、v_FR、v_RL和v_RR，这些车轮速度在直线行驶的情形中与车辆速度v₁相应，也就是说在横摆角速度ω＝0的情形中适用的是v_FL＝v_FR＝v_RL＝v_RR＝v₁。在转弯行驶也就是说ω≠0的情形中，对于每个车轮速度v_x(x出自(FL、FR、RL、RR))而言在足够低的侧向偏离角度的情形中适用如下方程：

v_x＝ω*r_x

侧向偏离角度可以通过使用由车辆控制系统尤其是稳定性控制系统所测定的值来估计。在此，尤其还可以额外地测量车辆的横向加速度q并且将根据本发明的计算限制在带有足够小的q也就是说q在某一阈值之下的状态下，因此即使在稳定的行驶状态而无侧滑等等的情形中同样存在很小的侧向偏离角度。

轴距L在图1和2中原则上相等；在下面的计算中，在由左转弯进行测定时首先测定的是轴距L_L，在由右转弯进行测定时测定的是轴距L_R。

在图1的左转弯中，由于在一方面是轴距L与另一方面是后面的转弯半径r_RL和r_RR之间构成直角三角形以及由此得出的几何上的求和，适用如下方程组：

因此，轴距L_L一方面可以根据第二个方程通过分侧的车轮速度，尤其是转弯外侧的右侧的车轮速度来确定。

另一方面，轴距L_L的确定可以根据第三个方程通过具最大差值也就是转弯外侧的前轮FR和转弯内侧的后轮RL的车轮速度来实现。由于较大的速度差，在车轮速度中的测量误差不会产生非常大的影响。

原则上，在两个车轮之间还可以建立两个方程或更多个方程。

相应地，在图2的右转弯中适用如下方程组：

因此，在由右转弯测定轴距时，与在左转弯的情形中的上述计算相应地，同样又可以进行分侧的测定或同样可以借助具最大差值的车轮速度进行测定。

为了确定车轮速度v_FL、v_FR、v_RL和v_RR，根据本发明有利地使用车轮的车轮转速n_FL、n_FR、n_RL和n_RR。根据本发明，在此认识到的是，这些车轮转速基于不同的轮胎半径ra_FL、ra_FR、ra_RL和ra_RR不可直接进行比较。相应的车轮速度v_FL、v_FR、v_RL和v_RR作为相应的车轮转速与车轮周长的乘积得出，也就是说

v_x＝2πn_x ra_x，其中x＝FL、FR、RL、RR。

在此，车轮速度v_FL、v_FR、v_RL和v_RR可以在辨认出直线行驶的情形中校准，因为在直线行驶的情形中存在相同的车轮速度并且因此所测量的车轮转速的不同可以归因于车轮半径的相应的不同，并且因此测定车轮半径或者相应的补偿因子或校正因子并且可以被包含在下面计算转弯行驶中。为了探明直线行驶，可以使用横摆角速度传感器3；因此，当所测量的横摆角速度ω在很小的阈值之下并且因此接近零时，存在直线行驶。

在根据本发明地测定轴距时，有利地存在稳定的行驶状态而无侧滑或打滑，也就是说也无制动操纵。此外，没有车辆控制系统例如ABS、ASR、ESC、防翻滚稳定控制系统(RSC)等被激活。因此，在制动操纵或使用此类控制系统时，测量在需要时被中断。如上面所实施的那样，也可以补充地对侧向偏离角度进行界定，方法是：仅在足够小的横向加速度的情形中进行测量。

当取代两轴车辆而使用带有三根轴(也就是说前面的转向轴和两个不转向的后轴)的车辆时，相应地作为轴距的是转向轴的中点至两个后轴的中点的间距，也就是说在纵向方向上的平均值。

根据本发明，轴距L可以构成为由在左转弯和右转弯的情形中的轴距L_L和L_R的值组成的平均值。此外，轴距的测定可以逐渐地通过记录不断地测量来改善。