專利名稱：用于車輛的行駛動力學(xué)特性控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于車輛的行駛動力學(xué)特性/動態(tài)(Fahrdynamik)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個信號分配器，車輛數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)以及有關(guān)駕駛員請求的數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)送入到所述至少一個信號分配器中；還包括多個調(diào)節(jié)車輛動力學(xué)特性的可控或可調(diào)子系統(tǒng)，例如可獨(dú)立于駕駛員調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、可獨(dú)立于駕駛員調(diào)節(jié)的底盤、可獨(dú)立于駕駛員調(diào)節(jié)的制動器以及可獨(dú)立于駕駛員調(diào)節(jié)的傳動系。
背景技術(shù)：
舒適性和安全性工程在車輛上都越來越重要。因此，車輛上配備的電子和機(jī)電部件或子系統(tǒng)越來越多。為使傳感器信號具有可信性、對信號進(jìn)行處理、計算調(diào)整信號并調(diào)節(jié)子系統(tǒng)的致動器，各子系統(tǒng)需要具備各自的控制單元。但是，這些子系統(tǒng)或控制單元中的每一個單獨(dú)(單機(jī))工作，通常不了解其他子系統(tǒng)或單元。
除舒適性系統(tǒng)例如自動車窗玻璃升降器、外部后視鏡的內(nèi)部調(diào)整器等之外，主要是用于影響或改善行駛性能或行駛動力學(xué)特性以及用于改善安全性的子系統(tǒng)的數(shù)量大大增加。還可以看到，在分別用于影響行駛性能或行駛動力學(xué)特性的子系統(tǒng)中，電子部件和機(jī)電部件有增多的趨勢。在能夠主動地即獨(dú)立于駕駛員而影響行駛性能的子系統(tǒng)中，有電子制動系統(tǒng)、主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、主動和半主動底盤部件以及在具有可控中間傳動裝置的車輛中還有傳動系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)中的每一個均旨在影響車輛從而實(shí)現(xiàn)行駛性能的改善。根據(jù)所涉及的子系統(tǒng)不同，控制算法的重點(diǎn)在于不同的領(lǐng)域(安全性、操縱性或舒適性)。因此，主要僅根據(jù)子系統(tǒng)各自的控制目標(biāo)或其主要應(yīng)用范圍而分別地調(diào)整子系統(tǒng)。但是，在車輛與行駛動力學(xué)特性相關(guān)的應(yīng)用范圍中很寬的范圍內(nèi)，各子系統(tǒng)的應(yīng)用范圍或重點(diǎn)彼此重疊。盡管所述子系統(tǒng)經(jīng)常旨在影響或控制相同的行駛動力學(xué)特性量，但這些子系統(tǒng)中的每一個單獨(dú)(單機(jī))工作(

圖1示出水平控制的例子)。這導(dǎo)致應(yīng)用非常復(fù)雜，最重要的是單個子系統(tǒng)相對于彼此的相互保護(hù)的復(fù)雜性，并導(dǎo)致對各子系統(tǒng)的功能限制(即，由于各子系統(tǒng)不能限制或妨礙其它子系統(tǒng)，因此各子系統(tǒng)不能理想地實(shí)現(xiàn)其控制目標(biāo))。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是增強(qiáng)行駛動力學(xué)特性控制的功能性。
該目的通過權(quán)利要求1的特征來實(shí)現(xiàn)。
信號分配器的數(shù)據(jù)被送到中央行駛狀態(tài)識別器，中央判定單元根據(jù)信號分配器的數(shù)據(jù)確定中央、總體控制目標(biāo)并且這些關(guān)于中央控制目標(biāo)的數(shù)據(jù)項被送到通過與子系統(tǒng)交互通信來致動這些子系統(tǒng)以由車輛上的這些子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的中央調(diào)整變量分配器中，以上事實(shí)將降低應(yīng)用的復(fù)雜性，主要是降低各子系統(tǒng)相對于彼此的相互保護(hù)的復(fù)雜性，并消除了每個子系統(tǒng)的功能限制。
通過中央行駛狀態(tài)控制器或調(diào)整變量分配器自身實(shí)施分配。行駛狀態(tài)控制器或調(diào)整變量分配器是多變量控制器，單個子系統(tǒng)之間的控制請求的相應(yīng)分配基于控制器設(shè)計(控制器原理、控制器方法、控制器算法)本身、預(yù)置于控制器的質(zhì)量判據(jù)或最優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)和/或借助于可調(diào)加權(quán)因素/因子(根據(jù)子系統(tǒng)的強(qiáng)度和啟動順序的加權(quán))。例如，該分配的目的可能是在出現(xiàn)很小的不穩(wěn)定趨勢時，出于舒適性原因，首先將穩(wěn)定性要求分配給底盤和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。當(dāng)出現(xiàn)更大的不穩(wěn)定趨勢時，必須另外分別考慮制動器和傳動系。根據(jù)控制器方法的不同，能夠從該預(yù)設(shè)目標(biāo)得出控制器設(shè)計或控制器的質(zhì)量判據(jù)或?qū)?yīng)的加權(quán)因子。
從屬權(quán)利要求給出本發(fā)明的有利改進(jìn)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與單機(jī)形式相比，將各致動器的所有控制功能組合在中央行駛動力學(xué)特性控制算法中(集成方法)實(shí)現(xiàn)了行駛動力學(xué)特性上以及拓?fù)浠蛳到y(tǒng)技術(shù)上的各種優(yōu)點(diǎn)●在集成方法中，不同的子系統(tǒng)或智能致動器分別通過自身閉合的控制算法致動。因此，各智能致動器協(xié)調(diào)的共同作用在結(jié)構(gòu)上得到保證。由于對應(yīng)于多變量控制器方法的各智能致動器不會對彼此產(chǎn)生負(fù)面影響，所以行駛狀態(tài)的控制得到保證。
●可以簡單地通過新的智能致動器擴(kuò)展中央行駛動力學(xué)特性控制器，因?yàn)檫@對復(fù)雜性的增加非常小。
●該控制方法中智能致動器的相互考慮降低了應(yīng)用的復(fù)雜性(在單機(jī)子系統(tǒng)中必須通過行駛試驗(yàn)使致動器彼此保護(hù))。單機(jī)子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展時復(fù)雜性急劇增大，主要表現(xiàn)為應(yīng)用的復(fù)雜性大大增加。
●該控制方法中單個智能致動器的中央網(wǎng)絡(luò)使得總線負(fù)荷降低，并使得中央處理器與智能致動器之間的物理接口的數(shù)量減少。如果單機(jī)系統(tǒng)“連接成網(wǎng)絡(luò)”，將導(dǎo)致單機(jī)子系統(tǒng)之間的通信程度難以控制和維護(hù)。
●子系統(tǒng)的所有控制功能、行駛狀態(tài)識別以及駕駛員意圖識別分別轉(zhuǎn)移和組合或集成到中央控制單元中，這節(jié)省了成本。單個智能致動器執(zhí)行其基本功能(控制操作)需要的計算工作較少。因此，可以在智能致動器中使用成本較低且?guī)缀鯚o功率的物理存儲要求較小的計算單元。
●由于不再需要每個子系統(tǒng)如同單機(jī)子系統(tǒng)中那樣具有其各自的控制算法、行駛狀態(tài)判定單元以及駕駛員請求識別，因此降低了車輛中現(xiàn)存的整個軟件擴(kuò)展和維護(hù)所需的工作。在集成方法中，控制算法、行駛狀態(tài)判定單元以及駕駛員請求識別僅需在中央進(jìn)行一次擴(kuò)展和維護(hù)。
●清楚和明確地分離基本功能(控制)和行駛動力學(xué)特性控制功能(通過與行駛動力學(xué)特性有關(guān)的變量例如橫擺率、橫向加速度、側(cè)滑角等的反饋調(diào)整行駛狀態(tài)變量)。
在車輛的整體上考慮，各子系統(tǒng)之間最佳的共同作用導(dǎo)致最優(yōu)的控制性能或最優(yōu)地實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。各子系統(tǒng)的所有主控制功能中央組合(集成)在一控制算法中以確保各子系統(tǒng)最優(yōu)的共同作用。即，所有通過反饋影響車輛的功能，即車輛狀態(tài)變量的控制都中央組合在控制算法中。采用水平控制示例，這意味著根據(jù)圖2各子系統(tǒng)(制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)和傳動系統(tǒng))成為智能致動器。行駛動力學(xué)特性狀態(tài)的控制根據(jù)中央主控制算法進(jìn)行，該主控制算法有目的地選定單個智能致動器以實(shí)現(xiàn)其控制目標(biāo)。智能致動器不僅調(diào)節(jié)主行駛動力學(xué)特性控制器的額定值，而且向主行駛動力學(xué)特性控制器報告其當(dāng)前狀態(tài)及其仍可調(diào)節(jié)的潛力，使得主行駛動力學(xué)特性控制器能夠?qū)⑦@些數(shù)據(jù)考慮進(jìn)其控制策略。另外，各智能致動器具有基本功能而這些基本功能為單純控制，即，它們起作用而不反饋/回授行駛動力學(xué)特性變量。例如，在制動系統(tǒng)中這涉及電子制動力分配，在主動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中涉及轉(zhuǎn)向傳動比的與速度相關(guān)的變化，或者在具有主動穩(wěn)定桿的底盤系統(tǒng)中涉及通過橫向加速度控制的側(cè)傾力矩的分配。所有的控制功能或行駛動力學(xué)特性的反饋和調(diào)節(jié)都在中央行駛動力學(xué)特性控制算法中執(zhí)行。當(dāng)前行駛狀態(tài)的判定和駕駛員請求的判定也在連接到主行駛動力學(xué)特性控制器(圖2)上游的程序塊中中央地進(jìn)行。
具體實(shí)施例方式
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的包括信號分配器11的行駛動力學(xué)特性控制10。該信號分配器接收來自車輛12的輸入數(shù)據(jù)(檢測的變量例如橫向加速度、側(cè)滑速度/偏轉(zhuǎn)速度)、來自駕駛員13的輸入數(shù)據(jù)(經(jīng)由轉(zhuǎn)向角和/或加速踏板位置、制動踏板位置表示的駕駛員請求)以及來自環(huán)境14的輸入數(shù)據(jù)(如果可檢測，例如路面的傾角、路面的摩擦系數(shù)等)。信號分配器11連接到判定單元15(行駛狀態(tài)識別、駕駛員請求識別)和中央行駛狀態(tài)控制器16的調(diào)整變量分配器或判定單元以及子系統(tǒng)17至20。向判定單元15提供(來自)駕駛員、車輛和環(huán)境的系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)，并且判定單元15根據(jù)這些信號確定駕駛員期望的車輛額定性能以及不可檢測的狀態(tài)和環(huán)境變量(例如路面的摩擦系數(shù))并將這些變量輸送給方框16中的中央行駛狀態(tài)控制器。調(diào)整變量分配器或中央行駛狀態(tài)控制器16分別與信號分配器11交互通信并向該信號分配器11輸送關(guān)于調(diào)整變量的數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)能夠反饋回判定單元15。調(diào)整變量分配器或中央行駛狀態(tài)控制器分別與每個子系統(tǒng)交互相連，并這樣向各底盤子系統(tǒng)發(fā)送其控制指令，同時這樣獲得關(guān)于這些子系統(tǒng)的狀態(tài)(例如可操作、部分可操作、不可操作)和關(guān)于這些子系統(tǒng)的當(dāng)前調(diào)節(jié)潛力的信息并在其調(diào)節(jié)要求中考慮例如底盤子系統(tǒng)的這些信息。子系統(tǒng)17-20調(diào)節(jié)中央行駛狀態(tài)控制器的控制指令并反過來向信號分配器11分別提供由各子系統(tǒng)調(diào)整的實(shí)際值或?qū)嶋H狀態(tài)，信號分配器11又在閉環(huán)控制中將該信息輸送給判定單元15(行駛狀態(tài)識別和信號調(diào)節(jié))。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的行駛動力學(xué)特性控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個信號分配器，車輛數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)和有關(guān)駕駛員請求的數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)送入到所述至少一個信號分配器，還包括多個調(diào)節(jié)車輛動力學(xué)特性的可控或可調(diào)子系統(tǒng)，例如可獨(dú)立于駕駛員調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、可獨(dú)立于駕駛員調(diào)節(jié)的底盤、可獨(dú)立于駕駛員調(diào)節(jié)的制動器以及可獨(dú)立于駕駛員調(diào)節(jié)的傳動系，其特征在于，所述信號分配器的數(shù)據(jù)被送到一中央判定單元(行駛狀態(tài)識別，駕駛員請求識別)，該中央判定單元根據(jù)所述信號分配器的數(shù)據(jù)確定中央控制目標(biāo)，這些關(guān)于中央控制目標(biāo)的數(shù)據(jù)項被分別送到中央調(diào)整變量分配器或中央行駛狀態(tài)控制器，該中央行駛狀態(tài)控制器通過與所述子系統(tǒng)交互通信來這樣地致動所述子系統(tǒng)，以通過車輛上的子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所述控制目標(biāo)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行駛動力學(xué)特性控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制目標(biāo)在所述子系統(tǒng)之間的分配根據(jù)所述子系統(tǒng)的當(dāng)前調(diào)節(jié)潛力和對當(dāng)前控制目標(biāo)的可能貢獻(xiàn)進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的行駛動力學(xué)特性控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制目標(biāo)在所述子系統(tǒng)之間的分配還根據(jù)所述子系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的行駛動力學(xué)特性控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制目標(biāo)在所述子系統(tǒng)之間的分配還根據(jù)車輛的當(dāng)前行駛狀態(tài)進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的行駛動力學(xué)特性控制系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制目標(biāo)在中央行駛狀態(tài)識別(15)中確定并分別通過所述中央行駛狀態(tài)控制器(psip控制器、beta控制器)或通過所述調(diào)整變量分配器(16)分配給所述子系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的行駛動力學(xué)特性控制系統(tǒng)，其特征在于，所述中央控制目標(biāo)在所述子系統(tǒng)之間的分配分別根據(jù)分別預(yù)置于所述中央行駛狀態(tài)控制器或所述調(diào)整變量分配器的控制器原理或控制器算法進(jìn)行，分別根據(jù)預(yù)置于所述中央行駛狀態(tài)控制器或所述調(diào)整變量分配器(16)的質(zhì)量判據(jù)或最優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，或者通過可調(diào)加權(quán)因素進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的行駛動力學(xué)特性控制系統(tǒng)，其特征在于，所述加權(quán)根據(jù)所述子系統(tǒng)的強(qiáng)度和啟動順序進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于車輛的行駛動力學(xué)特性控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個信號分配器，車輛數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)和有關(guān)駕駛員請求的數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)送入到所述至少一個信號分配器中，還包括多個調(diào)節(jié)車輛動力學(xué)特性的可控或可調(diào)子系統(tǒng)，例如可獨(dú)立于駕駛員調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、可獨(dú)立于駕駛員調(diào)節(jié)的底盤、可獨(dú)立于駕駛員調(diào)節(jié)的制動器以及可獨(dú)立于駕駛員調(diào)節(jié)的傳動系。本發(fā)明的特征在于，信號分配器的數(shù)據(jù)被送到一中央判定單元(行駛狀態(tài)識別，駕駛員請求識別)，該中央判定單元根據(jù)信號分配器的數(shù)據(jù)確定中央控制目標(biāo)，這些關(guān)于中央控制目標(biāo)的數(shù)據(jù)項被分別送到中央調(diào)整變量分配器或中央行駛狀態(tài)控制器，該中央行駛狀態(tài)控制器通過與子系統(tǒng)交互通信來控制這些子系統(tǒng)從而通過車輛上的子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所述控制目標(biāo)。
文檔編號B60W50/02GK1787939SQ200480012903
公開日2006年6月14日 申請日期2004年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月13日
發(fā)明者R·施瓦茨, S·弗里茨, S·施拉布勒, U·鮑爾, S·特勒斯特, M·魏因里特 申請人:大陸-特韋斯貿(mào)易合伙股份公司及兩合公司