[发明专利]用于估计摩擦特性参数的方法和装置

说明书

本发明涉及用于估计道路和机动车至少一个轮胎之间摩擦特性参数 (Reibkennzahl)的方法和装置。

DE 39 120 14 A1公开了一种用于确定道路和机动车轮胎之间摩擦系数的方 法。在逼近一种横向动力关键性行驶状态时要测知或确定对于机动车之转向角、 行驶速度、偏航角速度和横向加速度的各种数值。依据转向角和行驶速度，借 助一个数学的机动车参考模型即可确定一个参考-或额定偏航角速度。此外也可 确定在机动车实际偏航角速度和参考-或额定偏航角速度之间的差值。还可确定 那个当在实际偏航角速度与参考-或额定偏航角速度之间的差值开始强烈升高时 横向加速度数值作为用于道路和机动车轮胎之间摩擦系数的度量。

EP 1 627 790 A1公开了一种估计摩擦系数的方法。转向角和横向加速度可 被检测。借助一表格即可确定摩擦系数的估计值。在该表格中设置了用于不同 转向角和横向加速度的多个区域，多个摩擦系数与其对应。依据检测的转向角 和检测的横向加速度，即可选出表格中所属的区域并将对应的摩擦系数用作摩 擦系数的估计值。

本发明的任务是提供用于估计摩擦特性参数的方法和相应的装置，该方法 和相应的装置是可靠的。

该任务通过独立权利要求的特征方案解决。本发明之优选的扩展方案表征 在从属权利要求中。

本发明之出众之处在于，用于估计机动车至少一个轮胎和道路之间摩擦特 性参数的方法和相应的装置。检测或确定侧偏角(Schraelaufwinkel)。借助一 个模型确定机动车至少一个轮胎和道路之间的一个横向摩擦系数，其中在横向 摩擦系数和侧偏角之间的函数关系被如此预先给定，即，该横向摩擦系数相对 侧偏角的非线性曲线取决于该横向摩擦系数相对侧偏角的起始斜率并且取决于 该摩擦特性参数的递归确定的估计值。此外，该函数关系被如此预先给定，即， 该起始斜率基本上与该摩擦特性参数之递归确定的估计值无关。此外，机动车 的行驶动力学测量参量被检测。根据该横向摩擦系数确定一个与该行驶动力学 测量参量相应的行驶动力学(fahrdynamischen)模型参数。另外确定该行驶动 力学测量参量和行驶动力学模型参量之间的偏差。在确定该摩擦特性参数的估 计值时的递归包括，根据所确定的偏差来适配该估计值。

该侧偏角被定义为在轮平面和接触区域的运动方向之间的夹角，其中该轮 胎平面垂直于轮轴线，并且在接触区域中轮胎与道路相接触。该横向摩擦系数 被定义为由作用在轮胎上的横向力与轮胎在道路上的垂直力(Aufstandskraft) (构成)的商数。该摩擦特性参数用以表征轮胎和道路之间的摩擦作用并且被定 义为由沿平行于道路的方向从轮胎可传递到道路上的最大力与垂直力(构成) 的商数或被定义为该商数的限界值以用于大滑动系数。

关于起始斜率应被理解为针对数值小的侧偏角的、横向摩擦系数关于侧偏 角所绘曲线的斜率。特别地，该起始斜率相应于针对趋于0的侧偏角的曲线的 斜率的限界值。

该行驶动力学测量参量和行驶动力学模型参量例如涉及机动车的横向加速 度或偏转比率(Gierrate)或另外的合适的参数，该合适的参量借助传感器可被 检测或可由检测的测量值确定并且可在该模型的框架内根据该横向摩擦系数确 定。

本发明基于如下认识：该摩擦特性参数的估计，当为了确定该横向摩擦系 数而应用一个模型时是特别健壮并且可靠地进行的，在该模型中该横向摩擦系 数相对侧偏角的起始斜率基本上与摩擦特性参数的递归确定的估计值无关地被 预先给定并且特别是被恒定地预先给定。因此基于按照该模型的横向摩擦系数 和侧偏角之间的函数关系，横向摩擦系数相对侧偏角的非线性曲线极大程度地 被预先给定并且基本上只还取决于摩擦特性参数的估计值。而该摩擦特性参数 的改变是可以如此简单并可靠地识别的。

在一个优选的扩展方案中在该模型中的函数关系通过μ_T＝C1·(1-exp (-C2·S))-C3·S以及第一和第二常数来预先给定，其中S＝sqrt(2·(1-cos (α)))和C1＝μ_R·C1_0和C2＝C2_0/μ_R。为了确定该横向摩擦系数而应用这 个函数关系具有的优点在于，以这一方式可以简单地确定该横向摩擦系数，并 且该横向摩擦系数相对侧偏角的起始斜率基本上与该摩擦特性参数的递归确定 的估计值无关并且另外基本上是恒定的。这样能实现该摩擦特性参数之可靠和 精确的估计。

下面借助示意性附图阐述本发明的具体实施例。其中：