利用自动单侧后制动应用减小机动车辆转弯半径的方法 |
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申请号 | CN200710105119.5 | 申请日 | 2007-05-18 | 公开(公告)号 | CN101074015B | 公开(公告)日 | 2011-09-07 |
申请人 | 通用汽车环球科技运作公司; | 发明人 | J·M·麦科夫亚克; R·L·尼森格尔; M·B·肯尼迪; | ||||
摘要 | 一种在适当的车辆操作条件下响应于驾驶员进行转弯的目的而选择性自动应用 机动车辆 的一个后 制动 器的方法,由此减小所选制动后轮的转速,以便减小车辆的 转弯半径 。使用车辆 传感器 输出和计算的参数,结合车辆系统,例如,但不限于,ESC、ABS和牵引控制,来确定是否存在适当的车辆操作条件以制动本 发明 。本发明的方法通过 算法 控制实现,优选地通过ESC系统中的算法控制实现。 | ||||||
权利要求 | 1.一种用于减小机动车辆转弯半径的方法,所述方法包括下述步骤: |
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说明书全文 | 利用自动单侧后制动应用减小机动车辆转弯半径的方法技术领域背景技术[0002] 在农具领域中,大多数农用拖拉机具有分开的左后和右后制动踏板,这两个制动踏板彼此独立地分别执行左后制动或右后制动。例如,为了完成非常小的右转弯(即,为了减小右转弯的拖拉机转弯半径),操作员对右后制动踏板的手动操作进行了右后制动,由此减小了被制动的右后轮的旋转速度,从而减小了被制动的右后轮的转弯半径,因而减小了拖拉机的转弯半径,使得拖拉机几乎绕着右后轮枢转。 [0003] 在汽车领域中,现代用于汽车应用的双回路液压制动系统包括操作员致动的制动执行单元,例如由助力器辅助制动踏板致动的串联主缸,制动执行单元通过第一或“主”制动回路向第一对车轮制动器的各制动器供应第一增压流体,通过第二或“副”制动回路向第二对车轮制动器的各制动器供应第二增压液体。使用全冗余制动回路(wholly redundant braking circuit)来操作分离的车辆制动器对确保了持续的车辆制动能力,即使一个制动回路的性能劣化。可选择地,也可利用本领域公知的技术在单独的车轮制动器中进行电致动。 [0004] 为了获得“防抱死”制动系统(ABS),各制动回路通常具有控制到各车轮制动器的增压流体的流动的常开式电操作入口阀,同时具有包括常闭式电操作出口阀的泄压管路、回流泵、以及控制增压流体从车轮制动器返回到入口阀上游制动管路的止回阀。位于泄压管路连接制动管路位置上游的各管路的制动管路中的“分离”或“隔离”阀用来在防抱死操作期间将制动管路从主缸隔离。 [0005] 这种防抱死系统越来越多地在牵引控制模式中与轮速传感器结合使用。另外增加转向角传感器、车辆横摆率传感器、车辆侧向加速度传感器连同车速、轮速和车轮纵向滑动使这种防抱死系统能够以“电子稳定性控制”模式操作,其中当制动系统控制器识别出通过车辆制动器的选择性应用来提高车辆稳定性的时机时,制动系统控制器有选择性地激励各回路的电操作阀。可选择地,制动系统控制器可通过电致动有选择性地激励单独的车轮制动器。 [0006] 为了在牵引控制模式或车轮稳定性控制模式中控制流体压力,通常在出口阀下游各回路的泄压管路中设置液压泵,以将增压流体返回到回路的制动管路。该泵还用来在关闭隔离阀时提供流体压力增大率,以便即使当例如由于制动流体温度低而制动流体具有较高的粘度时,也能够在以牵引控制模式操作时提供充分的制动系统响应时间。 [0007] 但是,现有技术发现,当制动系统以车辆稳定性控制模式操作时,需要更快系统响应。例如,当开始车辆稳定性控制以校正过度转向或不足转向时,尤其需要在一个或另一个制动回路中快速地增大压力。因此,现有技术教导给制动执行单元,即主缸的真空助力器,增加制动回路预充压功能,以便在开始这种车辆稳定性控制时提高系统响应。可选择地,在一个或两个制动回路中设置另外的预充压泵,以在开始车辆稳定性控制提高时确保充分的流体压力提升率。 [0008] 如今具有多种电子稳定性控制(ESC)系统在路上实施。尽管所有这些系统都尝试执行相同的任务,即在非直线车辆动态情形下帮助驾驶员保持合理的方向控制,但是这些ESC系统都具有一些明显的实施区别,如同在于2000年12月出版并于2004年6月修订的TheSociety of Automotive Engineers(SAE)Surface Vehicle InformationReport,SAE J2564,“Automotive Stability Enhancement Systems”中所定义和描述的,这些ESC系统可分为四类,本文通过参考将上述文献整体包括于此。 [0009] 如果系统满足下述条件,则在上述报告SAE J2564中定义为ESC系统: [0011] b)具有确定车辆横摆速度和侧滑的装置; [0012] c)具有监控驾驶员转向输入的装置; [0013] d)具有应用和调节车辆制动器以便对车辆引发校正横摆转矩的装置;以及[0014] e)可在车辆的全速度范围内操作(除了低于控制损失不可靠的低速阈值以外)。 [0015] 如今使用的电子稳定性控制系统可分为四类,如下: [0016] A类,包括用于横摆稳定性控制(YSC)的两个制动力通道和用于ABS的三个制动力通道。使用三个速度传感器,其中一用于检测各前轮,一个用于检测两个后轮的平均值。 [0017] B类,包括两个用于YSC和牵引控制的两个制动力通道,以及用于ABS的四个制动力通道。四个轮速传感器用在四个角(车轮)中各处。 [0018] C类,包括四个用于ABS、YSC和牵引控制的四个制动力通道。四个轮速传感器用在四个角中各处。 [0020] 对于绝大多数ESC系统,通过使用车辆制动角产生轮胎滑动来形成的校正横摆力矩通常为液压致动的,但是也可使用电致动器,以通过本领域公知的技术产生所需的角制动力。 [0021] 所有这些ESC系统共同具有的元件包括ABS和感测方向盘位置的能力;计算车速的能力;感测横摆速度和侧向加速度的能力;以及在横摆稳定性控制的通道中独立于驾驶员对车辆制动系统的输入而建立和控制制动力的能力。在美国专利6,896,338中描述了利用C类或D类ESC系统实施车辆液压制动系统的实例,该专利通过参考整体包含于此。 [0022] 现在返回至使转弯半径最小化的概念,需要使机动车辆的转弯半径最小化。四轮转向车辆中包含的后轮转向可提供小的转弯半径;但是四轮转向成本高,需要绕着后轮的大的封装空间。 [0023] 因此,现有技术需要的是一种自动减小机动车辆转弯半径的方法,其以某种方式模拟农用拖拉机的能力,以通过以某种方式使该模型适全于汽车ESC系统,而独立地应用转弯半径内侧车轮的制动器来具有小的转弯半径。 发明内容[0024] 本发明是一种在适当的车辆操作条件下响应于感测到转弯而选择性自动应用机动车辆的一个后制动器的方法,其转弯由其目的为进行左转或右转的车辆操作员实施,其中机动车辆优选地包括C类或D类ESC系统。 [0025] 根据本发明的方法,通过选择性制动减小所选后轮的转速(在允许滑动范围内),以减小机动车辆的转弯半径。选择的后轮为在转弯内侧的车轮(即,右转时的右后轮)。例如,在车辆停车中可利用本发明辅助机动车辆的操作员。利用C类或D类ESC系统可独立应用所有四个制动器的能力来自动地独立致动左后或右后制动器,以促进配备该系统的机动车辆的转弯半径的减小。 [0026] 根据本发明的方法利用可从车辆微处理器或ESC系统获得的车辆传感器输出和计算参数,例如,但不限于,车速、车轮速度、方向盘角度、转向液压辅助压力、车轮滑动、横摆速度、侧向加速度、档位、节气门位置、主缸制动压力、车轮制动器压力、制动踏板位置和车轮制动压力变化率。上述车辆传感器输出和计算的参数与根据经验或通过特定车辆模型仿真得到的预定参数值相比较,结合车辆系统,例如,但不限于,ESC、ABS和牵引控制,以确定是否存在致动本发明的适当的车辆操作条件。本发明的方法通过算法控制实施,优选地,通过ESC中的软件实施。 [0027] 因此,本发明的目的是提供一种基于ESC而独立应用内侧转弯后轮制动器来实现机动车辆转弯半径最小化的方法。 [0029] 图1为根据本发明的机动车辆的功能示图的实例; [0030] 图2为实现本发明的计算方法的实例; [0031] 图3为实施根据本发明的第一停车实例的示图; [0032] 图4为实施根据本发明的第二停车实例的示图。 具体实施方式[0033] 图1为在右转弯104期间,机动车辆102实施本发明的功能示图100的实例。通过方向盘角度传感器或转向液压传感器106a感测(检测)车辆操作者进行右转弯104的目的,传感器106a的输出输入到ESC电子控制系统108。计算的参数106b可通过其ESC控制器110用于ESC电子控制系统108。车辆传感器输出106c输入到ESC电子控制系统108。计算的参数106b和车辆传感器输出106c包括,但不限于,车速、车轮速度、方向盘角度、转向液压辅助压力、车轮滑动、横摆速度、侧向加速度、档位、节气门位置、主缸制动压力、车轮制动器压力、制动踏板位置和车轮制动压力变化率。 [0034] ESC电子控制系统108的ESC控制器110将车辆传感器输出和计算的参数与根据经验或通过特定车辆模型仿真得到的预定参数值相比较,以结合车辆系统(例如,但不限于,ESC、ABS和牵引控制),以确定车辆底盘控制行为是否在发生,例如车辆操作不稳定的情形。如果在发生车辆底盘控制底盘行为,那么通过线路118通知制动控制器116,通过线路114通知选择性后制动器控制器112。 [0035] 另外,如果未发生车辆底盘控制底盘行为,那么通过线路114通知选择性后制动器控制器112。选择性后制动器控制器112利用可从车辆微处理器或ESC系统得到车辆传感器输出和计算的参数,例如,但不限于,车速、车轮速度、方向盘角度、转向液压辅助压力、车轮滑动、横摆速度、侧向加速度、档位、节气门位置、主缸制动压力、车轮制动器压力、制动踏板位置和车轮制动压力变化率。选择性后制动器控制器112利用上述车辆传感器输出和计算的参数,结合根据经验或通过特定车辆模型仿真得到的预定参数值,再结合车辆系统(例如,但不限于,ESC、ABS和牵引控制),以确定是否存在适当的车辆操作条件来致动本发明。如果存在适当的车辆操作条件来致动本发明,那么选择性后制动器控制器112确定适当的后制动器参数,并选择适当的后制动器(转弯内侧的车轮)以致动(图1实例中右后轮130的右后制动器122),由此通过线路120通知制动控制器116。 [0036] 制动器控制器116通过线路126指令ESC液压制动器控制单元124,以通过制动液压管路129致动适当的后制动器(图1实例中的右后制动器122),由此选择性地降低了所选被制动的后轮(图1中的130)的转速,从而减小了车辆102的右转弯半径。所选被制动的后轮为转弯内侧的车轮(即,右转弯时的右后轮130)。 [0037] 在致动适当的后制动器(图1中的128)期间或之后,选择性后制动器控制器112持续地监控是否继续存在适当的致动本发明的车辆操作条件,如上文所述。如果继续存在适当的致动本发明的车辆操作条件,那么选择性后制动器控制器112如上文所述地起作用。另外,如果并不继续存在适当的致动本发明的车辆操作条件,那么选择性后制动器控制器112通过线路120通知制动器控制器116以利用适当制动参数使当前致动的后制动器不起使用。 [0038] 图2为实施本发明的计算方法200的实例。表格I中示出了图2中利用的根据经验或通过特定车辆模型仿真获得的预定参数。 [0039] 表格I [0040]参数名 功能 范围 NPMINGEARTIME 前进档或倒档中的持续时 1至5秒 间 NPHWPOSITION 方向盘位置 大于最大方向 盘角度位置的 95%至98% NPMINSPEED 最低车速 1至3英里/小时 NPMAXSPEED 最高车速 4至8英里/小时 NPMINTHROT 最低加速踏板位置 0至5% NPMAXTHROT 最高加速踏板位置 25至40% NPMAXPRESS 致动的后制动器的最大应 200psi 至 用制动压力 1000psi NPPRESSURERAMPU 致动的后制动器制动压力 50psi/秒至800 PRATE 增大的变化率 psi/秒 NPPRESSURERAMPD 致动的后制动器制动压力 50psi/秒至800 OWNRATE 降低的变化率 psi/秒 QNPPRESSURERAMP 致动的后制动器的快速制 大于2000psi/ [0041]DOWNRATE 动压力释放 秒 NPBRKENABLEPRESS 最大允许制动踏板引起的 150psi至400 主制动缸压力 psi NPMAXSLIP 所选后轮的最大车轮滑动 15%至70% NPMINSLIP 所选后轮的最小车轮滑动 1%至10% [0042] 算法在步骤202开始,进行步骤204。如果在步骤204发动机在运行,那么控制转到步骤206。如果在步骤206制动踏板引起的主制动缸压力小于NPBRKENABLEPRESS,那么控制转到步骤208。如果没有如由例如ESC、ABS或牵引控制系统确定的底盘控制行为,那么控制转到步骤210。当在步骤204发动机不在运行,或者在步骤206制动踏板引起的主制动缸压力大于NPBRKENABLEPRESS,或者在步骤208未发生底盘控制行为(其中机动车辆的电子控制(即,ESC、ABS或牵引控制系统)感测轨道不稳定性,电子控制给该牵引不稳定性提供预编程的稳定性控制响应),那么控制转到步骤212。在步骤212,以QNPPRESSURERAMPDOWNRATE释放内侧后制动器,然后控制转到步骤204。 [0043] 在步骤210,如果在前进档或倒档的时间大于NPMINGEARTIME,那么控制转到步骤214。在步骤214,如果方向盘位置大于NPHWPOSITION,那么控制转到步骤216。在步骤216,如果车速在NPMINSPEED与NPMAXSPEED之间,那么控制转到步骤218。在步骤218,如果节气门位置在NPMINTHROT与NPMAXTHROT之间,那么控制转到步骤220。 [0044] 但是,如果在步骤210处于前进档或倒档的时间小于NPMINGEARTIME,或者在步骤214方向盘位置小于NPHWPOSITION,或者在步骤216车速不在NPMINSPEED与NPMAXSPEED之间,或者在步骤218节气门位置不在NPMINTHROT与NPMAXTHROT之间,那么控制转到步骤 222。在步骤222,以NPPRESSURERAMPDOWNRATE释放内侧后制动器,然后控制转到步骤204。 [0045] 在步骤220,使用例如方向盘角度位置选择要制动的适当的后轮,即转弯的内侧后轮,然后控制转到步骤223。 [0046] 在步骤223,如果所选的要制动的后轮的车轮滑动大于NPMAXSLIP,那么控制转到步骤222,在此以NPPRESSURERAMPDOWNRATET释放内侧后制动器,然后控制转到步骤204;如果不是,那么控制转到步骤224。在这点上,车辆运动期间车轮的“车轮滑动”处于车轮锁死时(无旋转)的100%与车轮自由旋转时的0%之间的范围内,并由下述表达式定义:(车轮自由转速-实际车轮转速)/车轮自由转速。 [0047] 在步骤224,如果所选的要制动的后轮的车轮滑动不在NPMINSLIP与NPMAXSLIP之间,那么控制转到步骤226。 [0048] 在步骤226,如果估计的制动压力低于NPMAXPRESS,那么控制转到步骤228。在步骤228,以NPPRESSURERAMPUPRATE应用所选后轮的制动器。所选的要制动的后轮的估计制动压力和车轮滑动由ESC控制系统计算。ESC控制系统使用主制动缸压力传感器、阀控制信息和轮速传感器来持续地估计这些参数。 [0049] 在步骤224,如果所选要制动的后轮的车轮滑动在NPMINSLIP与NPMAXSLIP之间,那么控制转到步骤230,在此将所选的要制动的后轮的制动压力保持在其当前水平,然后控制转到步骤204。在步骤226,如果估计的制动压力大NPMAXPRESS,那么控制转到步骤232,在此所选要制动的后轮的制动压力保持在NPMAXPRESS,然后控制转到步骤204。 [0050] 图3为实施根据本发明的第一停车实例300的示图。在图3中,所示机动车辆302正向前进入停车位置304。与由虚线曲线轨迹308表示的传统转弯半径相比,根据本发明的方法缩短了由实线曲线轨迹306表示的车辆302的转弯半径,否则会被车辆障碍。 [0051] 图4为实施根据本发明的第二停车实例400的示图。在图4中,所示机动车辆402正向后倒入停车位置404。与由虚线曲线轨迹408表示的传统转弯半径相比,根据本发明的方法缩短了由实线曲线轨迹406表示的车辆402的转弯半径,否则会被车辆障碍。 |