机动车稳定控制方法、电子控制单元和系统与流程

本申请大体上涉及用于在机动车行驶、特别是高速行驶的过程中控制机动车的车身稳定从而防止“轮跳”现象出现的控制方法、电子控制单元和系统。

背景技术：

目前，电子稳定程序(esp)模块已经在机动车中广泛采用，其作为主动安全系统用于在机动车转向不足或转向过度、以及紧急避险时依据需要主动为车轮提供制动力确保机动车的正常轨迹不受影响。

esp主要利用机动车上安装的各种传感器在机动车行驶的过程中检测车轮是否打滑、是否发生横向滑移等来判断当前的机动车状况，在为了防止意外情况发生时，通过对车轮进行相应制动、降低发动机输出功率等措施来辅助驾驶员控制车身稳定性。

当机动车较为高速行驶时，如果驾驶员快速反复转动方向盘(例如，为了在高速公路上正常高速行驶时避开路面上的突发异物驾驶员先向左打轮再突然向右打轮)，机动车的悬架会突然发生很大变形。受到离心力的影响，会导致转弯内侧的车轮(特别是驱动轮)跳起。这称为“轮跳”现象。“轮跳”会使得转弯内侧的车轮脱离地面，造成四个车轮的摩擦力分布发生骤变。如果此时行车电脑不进行干预的话，甚至有可能造成翻车或者严重影响乘车人的舒适性。

但是，现有技术的esp系统很少配备针对机动车悬架状态进行检测的传感器。此外，即使配置的话，成本也会增加很多，导致很难在普通机动车上大范围推广使用。

技术实现要素：

针对以上问题，本申请旨在利用机动车现有esp系统的硬件上，通过轮胎压力传感器的数据分析来确定“轮跳”并相应消除这种现象，提高机动车行驶过程中的稳定性。

根据本申请的一个方面，提供了一种由机动车的电子控制单元执行用于机动车稳定控制方法，包括：

在机动车行驶过程中，如果车速超过一预定速度值并且机动车的方向盘反复转向，则所述电子控制单元从车轮胎压传感器接收胎压检测值；

所述电子控制单元依据事先准备的库函数f(t)将所接收的胎压检测值转换成每个车轮对应的静摩擦力；

所述电子控制单元将各车轮的静摩擦力之间进行比较，以在某一车轮的静摩擦力与其它车轮的静摩擦力相差超过一预定阈值的情况下发出选择性对该车轮进行制动的指令。

可选地，在被制动的车轮的静摩擦力增加时，减少或停止对该车轮制动。

可选地，针对每种型号的机动车，通过事先进行实际道路试验并将所获取的数据进行拟合来获得所述库函数f(t)。

可选地，在机动车行驶过程中，如果车速超过一预定速度值并且在方向盘向第一方向旋转并紧接着随后向与所述第一方向相反的第二方向旋转，则对机动车的与第二方向对应的前轮进行选择性制动。

可选地，在方向盘向第一方向的旋转角度绝对值与方向盘向第二方向的旋转角度的绝对值之和大于一预定值后，对机动车的与第二方向对应的前轮进行选择性制动。

可选地，所述预定速度值是40公里/小时以上。

根据本申请的另一个方面，提供了一种由机动车的电子控制单元执行用于机动车稳定控制方法，包括：

在机动车行驶过程中，如果车速超过一预定速度值并且机动车的方向盘反复转向，则所述电子控制单元从车轮胎压传感器接收胎压检测值；

所述电子控制单元将各车轮的胎压检测值之间进行比较，以在某一车轮的胎压检测值与其它车轮的胎压检测值相差超过一预定阈值的情况下发出选择性对该车轮进行制动的指令。

可选地，在被制动的车轮的胎压检测值增加时，减少或停止对该车轮制动。

可选地，针对每种型号的机动车，通过事先进行实际道路试验并将所获取的数据进行拟合来获得所述库函数f(t)。

根据本申请的另一个方面，提出了一种用于执行前述方法的机动车稳定控制系统，包括：

电子控制单元；和

与所述电子控制单元电连接的车轮胎压传感器和车轮制动器，所述电子控制单元配置成：

在机动车行驶过程中，如果车速超过一预定速度值并且机动车的方向盘反复转向，则所述电子控制单元从所述车轮胎压传感器接收机动车的所有车轮的胎压检测值；

所述电子控制单元依据事先准备的库函数将所接收的胎压检测值转换成每个车轮对应的静摩擦力；

所述电子控制单元将各车轮的静摩擦力之间进行比较，以在某一车轮的静摩擦力与其它车轮的静摩擦力相差超过一预定阈值的情况下发出令所述车轮制动器选择性对该车轮进行制动的指令。

根据本申请的另一个方面，还提供了一种机动车电子控制单元，其中，所述电子控制单元与车轮胎压传感器和车轮制动器电连接，所述电子控制单元配置成：

在机动车行驶过程中，如果车速超过一预定速度值并且机动车的方向盘反复转向，则所述电子控制单元从所述车轮胎压传感器接收机动车的所有车轮的胎压检测值；

所述电子控制单元依据事先准备的库函数将所接收的胎压检测值转换成每个车轮对应的静摩擦力；

所述电子控制单元将各车轮的静摩擦力之间进行比较，以在某一车轮的静摩擦力与其它车轮的静摩擦力相差超过一预定阈值的情况下发出令所述车轮制动器选择性对该车轮进行制动的指令。

采用本申请的上述技术手段，当机动车在一定速度下行驶而反复旋转方向盘避险时，可以避免“轮跳”现象的发生，确保机动车行驶的安全性和稳定性。另外，采用本申请的技术方案可以在明显增加成本的前提下，对现有机动车esp系统进行简单改造就可以实施，降低了制造商的对机动车的升级改造成本。

附图说明

从下文的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本申请的原理及各个方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本申请的理解。在附图中：

图1示意性示出了根据本申请一个实施例的机动车稳定控制系统的框图；

图2示意性示出了根据本申请一个实施例的机动车稳定控制系统方法的流程图；并且

图3a示意性示出了车轮在机动车直线行驶制动时的摩擦圆图；并且

图3b示意性示出了车轮在机动车转向行驶制动时的(某一时刻的)摩擦圆图。

具体实施方式

在本申请的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示。

图1示意性示出了根据本申请一个实施例的机动车稳定控制系统100，其例如包括电子控制单元10，所述电子控制单元10分别与在机动车的四个车轮的轮胎上布置的胎压传感器20fl、20fr、20rl和20rr电连接。所述电子控制单元10例如为行车电脑，配备有内存以便在其中存储相关的应用程序和数据。此外，所述电子控制单元10还包括分别为机动车的四个车轮配备的制动器30fl、30fr、30rl和30rr电连接。在以上和以下措辞中，fl、fr、rl和rr分别代表与左前轮、右前轮、左后轮和右后轮有关的特征。

本领域技术人员应当清楚，尽管在以下描述中以四轮机动车作为示例介绍本申请的技术内容，但是同样的内容可以适用于更多或更少(例如三轮)车轮的机动车。

此外，因为胎压传感器已经逐渐作为机动车的esp系统中的标准配件安装在轮胎上，所以本申请的机动车稳定控制系统100也可以直接采用现有机动车的esp系统来实施，从而仅需要软件升级esp系统的相关控制程序就可以实施本申请以下描述的方法实施例，降低了机动车升级和制造成本。在这种情况下，诸如车速、方向盘转角、车轮偏航转角等测量量可以依据现有的esp系统中的传感器获得。

接下来，参照图2介绍根据本申请的机动车稳定控制方法，该图仅仅示意性示出了方法的一个示例。需要指出的是，本申请的机动车稳定控制方法可以作为esp控制程序中的一段子程序来实施。本领域技术人员应当清楚，本申请所提及的方法可以由电子控制单元10来执行。

如图2所示，在步骤s10，进入根据本申请的机动车稳定控制方法(子程序)。接着，在步骤s20，判断机动车的车速是否超过一预定值，例如是否大于40公里/小时、50公里/小时、60公里/小时或更大。如果步骤s20的判断结果为否，则返回步骤s10；如果步骤s20的判断结果为是，则转到步骤s30。在步骤s30，判断机动车的方向盘是否被反复转向。如果步骤s30的判断结果为否，则转到步骤s10；如果步骤s30的判断结果为是，则转到步骤s40。在本申请的上下文中，“反复转向”意味着方向盘被向一个方向转动后又马上向相反方向转动。从机动车外观察，就是车轮向一侧转弯后又马上向相反一侧转弯。

步骤s20和步骤s30的设置目的是防止本申请的机动车稳定控制系统在不必要启动的情况下工作。在步骤s40，确定机动车四个车轮的胎压tfl、tfr、trl和trr。例如，这可以通过电子控制单元10指令胎压传感器20fl、20fr、20rl和20rr来获取胎压数据。然后，在步骤s50，基于胎压tfl、tfr、trl和trr的测量值判断车轮与地面的接触情况，进而确定机动车悬架对车身稳定性控制的影响。

例如，可以在电子控制单元10中存储事先准备的库函数f(t)，将胎压tfl、tfr、trl和trr的测量值输入后可以获得对应的车轮的静摩擦力。应当清楚的是，在机动车行驶过程中，如果车轮没有打滑的话，车轮与地面之间应当仅存在静摩擦力。而这种静摩擦力的大小与机动车轮胎同地面的接触面积成一定比例关系。这样，通过胎压tfl、tfr、trl和trr的测量值就可以间接地判断每个车轮的静摩擦力大小。

库函数f(t)的确定可以由机动车或零部件制造商在机动车出厂前通过大量模拟道路实际状况进行测量来获得。例如，针对不同的路面、不同尺寸的轮胎、不同重量的机动车分别进行大量实际道路试验，并将所获取的数据进行拟合来获得所述库函数f(t)。本领域技术人员应当清楚，这一过程可以利用大数据分析的方式来完成。

接着，在步骤s60，判断是否存在“轮跳”现象。例如，在机动车在行驶时先向右在突然向左转向而造成悬架发生明显侧倾时，前左车轮的胎压tfl的测量值可能先增大再突然明显降低——由于该车轮与地面失去或即将失去接触造成内压变小，这会造成该车轮的静摩擦力变小或甚至为零；其它车轮的胎压例如tfr和trr的测量值可能会突然明显增加——因轮胎受悬架影响而与地面过分接触挤压造成内压变大，这会造成对应的车轮的静摩擦力变大。因为机动车在转弯的过程中，如果正常行驶的话，每个车轮均与地面接触造成静摩擦力相差不大。如果通过监测发现某个车轮的静摩擦力异常减小而其它车轮的静摩擦力突然增大，则可以认定即将或者已经发生“轮跳”。再例如，可以事先通过大量试验确定轮胎在不接触地面时的胎压阈值，如果所测量的胎压值突然大于该胎压阈值，则认定该车轮即将或者已经发生“轮跳”。

如果步骤s60的判断结果为否，则转到步骤s10；如果步骤s60的判断结果为是，则转到步骤s70。

在步骤s70，可以通过相应地增加或减少对应车轮的制动力还控制机动车转向时的对应车轮的静摩擦力，以避免“轮跳”现象发生。

为了解释本申请的应对“轮跳”现象发生的措施，以下先参照图3a和3b解释一下在机动车直线行驶制动和转弯制动时车轮所经受的静摩擦力情况。

图3a和图3b均为摩擦圆示意图。图3a以机动车的某一个车轮为例示出了在机动车直线行驶制动时所经受的最大静摩擦力fmax。图3b示出了机动车转向(例如向右)制动时的某一时刻的情况。在机动车行驶过程中，如果车轮与地面的摩擦力超过最大静摩擦力就会发生打滑。如果机动车边制动边转向的话，那么车轮的最大静摩擦力实际上依据平行四边形法则可以分解成彼此相互垂直的转向力以及制动力，其中所述转向力由驾驶员转到方向盘来提供，制动力由车轮的制动器提供。进一步如图3b所示，在向右转向制动时，最大静摩擦力fmax可以分解成制动力分量fb和(向右)转向力分量fs。随着转弯的进行，制动力分量fb会逐渐减小并且转向力分量fs会逐渐增大。当然，随着转弯的完成，制动力分量fb会逐渐减大并且转向力分量fs会逐渐减小，并最终回到如图3a所示的情况。

由此可以看出，在车轮边转向边制动的过程中，改变车轮的制动力大小可以相应地改变该车轮的静摩擦力，从而在预测即将发生“轮跳”时，改变制动力控制机动车的车身的稳定性。

转到步骤s70，例如电子控制单元10可以依据所确定的车轮静摩擦力分布情况，相应地对某个或某些车轮进行制动，以便调节其静摩擦力，来避免“轮跳”现象发生。制动规则可以依据事先针对不同的路面、不同尺寸的轮胎、不同重量的机动车分别进行大量实际道路试验来确定。附加地或替代地，电子控制单元10可以主动对车轮进行转向，从而更改车轮轮胎所经受的静摩擦力。例如，将各车轮的静摩擦力之间进行比较，在某一车轮的静摩擦力与其它车轮的静摩擦力相差超过一预定阈值的情况下，选择性对该车轮进行制动。

在步骤s70中还可以设置成：如果被制动的车轮的静摩擦力有所增加，则相应地减少或者停止对该车轮制动。这是因为在“轮跳”趋势已经明显减弱的情况下，减少或者停止对车轮制动可以继续维持机动车的转弯运动特性。

此外，当机动车高速行驶时，为了紧急避险，驾驶员往往会先向一个方向转方向盘然后紧接着再向相反的另一个方向转方向盘。在这种情况下，往往机动车的与所述另一个方向对应的前轮发生“轮跳”可能性会更大。例如，当机动车高速行驶时，为了紧急避险，如果驾驶员先向左转动方向盘然后再向右转动方向盘，则往往右前轮会发生“跳轮”。为了提前预防“跳轮”的发生，可以设置成在机动车行驶过程中，如果车速超过一预定速度值并且在方向盘向第一方向旋转并紧接着随后向与所述第一方向相反的第二方向旋转，则对机动车的与第二方向对应的前轮进行选择性制动。为了确保不会意外触发对前轮进行制动，还可以设置成在方向盘向第一方向的旋转角度绝对值与方向盘向第二方向的旋转角度的绝对值之和大于一预定值后，对机动车的与第二方向对应的前轮进行选择性制动。

综上所述，本申请提供了一种机动车稳定控制方法，包括：

在机动车行驶过程中，如果车速超过一预定速度值并且机动车的方向盘反复转向，则确定机动车的所有车轮的胎压检测值；

依据事先准备的库函数f(t)将所确定的胎压检测值转换成每个车轮对应的静摩擦力；

将各车轮的静摩擦力之间进行比较，在某一车轮的静摩擦力与其它车轮的静摩擦力相差超过一预定阈值的情况下，选择性对该车轮进行制动。

正如以上所解释的，还可以基于胎压检测的结果来实施本申请的上述方法。例如，提供了一种机动车稳定控制方法，包括：

在机动车行驶过程中，如果车速超过一预定速度值并且机动车的方向盘反复转向，则确定机动车的所有车轮的胎压检测值；

将各车轮的胎压检测值之间进行比较，在某一车轮的胎压检测值与其它车轮的胎压检测值相差超过一预定阈值的情况下，选择性对该车轮进行制动。

尽管这里详细描述了本申请的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出，而不应认为它们对本申请的范围构成限制。此外，本领域技术人员应当清楚，本说明书所描述的各实施例可以彼此相互组合使用。在不脱离本申请精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。

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