促进轮胎力估计的方法和设备技术

本公开提供了“促进轮胎力估计的方法和设备”。公开了用于促进TPMS广播模式选择的方法和设备。示例性车辆包括传感器、处理器和存储器。所述传感器用于生成车辆动力学信息(VDI)。所述处理器与所述存储器和所述传感器通信。所述处理器被配置为：使用所述VDI估计相对俯仰角和侧倾角，使用所述相对俯仰角和侧倾角以及所述VDI估计轮胎法向力，使用所述轮胎法向力估计轮胎滚动阻力，并且基于所述轮胎滚动阻力和所述VDI估计轮胎纵向力和轮胎横向力。

Method and Equipment for Promoting Tire Force Estimation

The present disclosure provides \methods and equipment for promoting tire force estimation\. Methods and devices for promoting TPMS broadcast mode selection are disclosed. Examples of vehicles include sensors, processors and memory. The sensor is used to generate vehicle dynamics information (VDI). The processor communicates with the memory and the sensor. The processor is configured to estimate relative pitch angle and roll angle using the VDI, tire normal force using the relative pitch angle and roll angle and the VDI, tire rolling resistance using the tire normal force, and tire longitudinal force and tire lateral force based on the tire rolling resistance and the VDI. Power.

【技术实现步骤摘要】
促进轮胎力估计的方法和设备
本公开总体涉及车辆动力学测量和分析，并且更具体地，涉及促进轮胎力估计的方法和设备。
技术介绍
近年来，车辆已经配备车载计算平台(OBCP)和包括惯性测量单元(IMU)的传感器，以测量车辆在空间中的移动方式(其被称为车辆动力学)。IMU和OBCP通常位于车辆的车身内。IMU测量沿着三个轴的车辆加速度：x(前进/后退)、y(横向)和z(上/下)。IMU另外测量车辆绕三个轴转动的速度，称为：俯仰率(绕y轴)、横摆率(绕z轴)和侧倾率(绕x轴)。OBCP使用测量数据估计作用在车辆上的力。
技术实现思路
所附权利要求限定了本申请。本公开总结了实施例的各方面，并且不应该用于限制权利要求。根据本文描述的技术设想了其他实施方式，其对于研究过以下附图和详细描述的本领域普通技术人员而言将是显而易见的，并且这些实施方式旨在落入本申请的范围内。公开了一种示例性车辆。该车辆包括传感器、处理器和存储器。传感器用于生成车辆动力学信息(VDI)。处理器与存储器和传感器通信。处理器被配置为：使用VDI估计相对俯仰角和侧倾角；使用相对俯仰角和侧倾角以及VDI估计轮胎法向力；并且使用轮胎法向力估计轮胎滚动阻力。公开了一种示例性方法。该方法包括：利用处理器使用来自传感器的VDI来估计相对俯仰角和侧倾角；利用处理器使用相对俯仰角和侧倾角以及VDI来估计轮胎法向力；并且利用处理器使用轮胎法向力来估计轮胎滚动阻力。公开了一种示例性系统。该系统包括惯性测量单元(IMU)和处理器。IMU设置在车辆中。处理器与IMU通信。处理器被配置为：从IMU接收VDI；基于VDI估计相对俯仰角和相对侧倾角；基于相对俯仰角估计前有效质量和后有效质量；基于相对侧倾角和前有效质量和后有效质量估计轮胎法向力；基于轮胎法向力和VDI估计轮胎滚动阻力；并且基于轮胎滚动阻力和VDI估计轮胎纵向力和轮胎横向力。附图说明为了更好地理解本专利技术，可以参考以下附图中所示的实施例。附图中的部件不一定按比例绘制，并且可以省略相关元件，或者在某些情况下可能夸大了比例，以便强调和清楚地说明本文所述的新颖特征。另外，如本领域中已知的，系统部件可以以各种方式布置。此外，在附图中，相同的附图标记在若干视图中表示对应的部分。图1是根据本公开的教导操作的车辆的示意性顶视图。图2是图1的车辆的示意性侧视图。图3是图1的车辆的示意性前视图。图4是图1的车辆的另一个示意性侧视图。图5是图1的车辆的另一个示意性前视图。图6是图1的车辆的车轮和轮胎总成的透视图。图7是图1的车辆的电子部件的框图。图8是图7的轮胎动力学分析器的更详细的框图。图9是估计轮胎力的方法的流程图，其可以由图3的电子部件实施。具体实施方式虽然本专利技术可以以各种形式实施，在附图中示出并且在下文中将描述一些示例性和非限制性实施例，但应当理解本公开被认为是本专利技术的实例而不是旨在将本专利技术限制于所示的特定实施例。车辆轮胎上轮胎与路面接触部位处的力对车辆动力学很重要，但很难直接测量。因此，通常基于车辆传感器测量的车辆运动(例如，车辆加速度和旋转速率)估计轮胎力。实时估计的轮胎力值可用于各种应用，包括安全相关的车辆控制设计、轮胎磨损监测和间接驱动行为分析等。传统上，存在两种基于车辆运动估计轮胎力的方法：利用预先确定的轮胎力-滑动模型以及不利用轮胎力-滑动模型。利用轮胎力-滑动模型，将车辆动力学信息输入轮胎力-滑动模型中以产生轮胎力估计。使用轮胎力-滑动模型方法需要较少的传感器，但由于轮胎非线性特征以及其他因素诸如温度和湿度引起的力-滑动模型的不准确性，所得到的估计通常是不准确的。在不利用轮胎力-滑动模型的情况下，仅使用车辆动力学信息估计轮胎力。然而，当使用不借助轮胎力-滑动模型的一些现有估计方法时，在某些工况下，尤其当车辆在稳定状态下运行且轮胎力相对较小时，实现精确结果可能具有挑战性。本公开提供了在不借助轮胎力-滑动模型的情况下，使用车辆动力学信息实时估计所有驾驶条件下的轮胎力(包括恒速巡航期间从动轮纵向力)的方法和设备。通过估计所有驾驶条件下的轮胎力，可以监测驾驶习惯和长期轮胎磨损。图1是根据本公开的教导操作的车辆110的示意性顶视图。图2是图1的车辆110的示意性侧视图。图3是图1的车辆110的示意性前视图。如图1、图2和图3所示，车辆110包括车轮和轮胎总成112、重心(CoG)114、侧倾中心116、传感器120、车载计算平台(OBCP)130、信息娱乐主机单元(IHU)140和车身150。车身150包括悬架元件152诸如连杆、撑杆、弹簧、阻尼器、衬套等。车轮和轮胎总成112包括相应的轴。车轮和轮胎总成112经由轴和悬架元件152可旋转地连接到车身150。车轮和轮胎总成包括左前轮和轮胎总成112Fl、右前轮和轮胎总成112Fr、左后轮和轮胎总成112Rl、以及右后轮和轮胎总成112Rr。在所示的实例中，车轮和轮胎总成112基本相同。在一些实例中，前轮和轮胎总成112与后轮和轮胎总成112(未示出)(例如，后轮驱动运动车辆上的较大的车轮和轮胎)不同。车轮和轮胎总成112、CoG114和侧倾中心116在彼此之间限定多个距离，称为车辆110的几何结构。车辆110的几何结构包括：Hc，CoG114的高度；Hr，侧倾中心116的高度；eF，左前轮和轮胎总成112Fl与右前轮和轮胎总成112Fr之间的前轮距；eR，左后轮和轮胎总成112Rl与左后轮和轮胎总成112Rr之间的后轮距；LR，从CoG114到后轴的纵向距离；LF，从重心到前轴的纵向距离；以及L，前轴和后轴之间的纵向距离。传感器120可以以任何合适的方式布置在车辆110中及其周围。可以安装传感器120以测量车辆110外部周围的特性。另外，一些传感器120可以安装在车辆110的车厢内或车辆110的车身(诸如发动机舱、轮舱等)中以测量车辆110内部的特性。例如，此类传感器120可包括加速度计、里程表、转速计、俯仰率和横摆率传感器、车轮速度传感器、传声器、轮胎压力传感器和生物识别传感器等。在所示的实例中，传感器120是车轮速度传感器、动力传动系统监测传感器和惯性测量单元(IMU)。传感器120生成由OBCP130处理成车轮和轮胎总成112中的每一者的车轮速度ω、推进扭矩TP和制动扭矩TB的信号。应当理解和认识到，推进扭矩TP和制动扭矩TB可以是由OBCP130基于来自传感器120的数据导出的值。更具体地，对于左前轮和轮胎总成112Fl，这些车轮速度、推进扭矩和制动扭矩可以被称为ωFl、TPFl和TBFl；对于右前轮和轮胎总成112Fr，可以被称为ωFr、TPFr和TBFr；对于左后轮和轮胎总成112Rl，可以被称为ωRl、TPRl和TBRl；并且对于右后轮和轮胎总成112Rr，可以被称为ωRr、TPRr和TBRr。传感器120还感测车辆速度v、俯仰率θ·、横摆率侧倾率φ·、前轮转向角δF、纵向加速度ax、横向加速度ay以及法向加速度az。换句话说，传感器120生成车辆110的车辆动力学信息(VDI)。车载计算平台130使用由传感器120提供的车辆动力学信息估计车轮和轮胎总成112中每一者上的力以及风阻力F风，如下文中详细解释的。此外，OBCP130生成与车轮和轮胎总成112本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆，其包括：传感器；以及处理器和存储器，其与所述传感器通信并且被配置为：使用来自所述传感器的输入估计相对俯仰角和侧倾角；使用所述相对俯仰角和侧倾角以及所述输入估计轮胎法向力；并且使用所述轮胎法向力估计轮胎滚动阻力。

【技术特征摘要】
2017.12.21 US 15/850,0151.一种车辆，其包括：传感器；以及处理器和存储器，其与所述传感器通信并且被配置为：使用来自所述传感器的输入估计相对俯仰角和侧倾角；使用所述相对俯仰角和侧倾角以及所述输入估计轮胎法向力；并且使用所述轮胎法向力估计轮胎滚动阻力。2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述处理器还被配置为使用所述轮胎滚动阻力和所述输入估计轮胎纵向力和轮胎横向力。3.根据权利要求2所述的车辆，其还包括信息娱乐主机单元(IHU)，其中如果所述法向轮胎力、纵向轮胎力或横向轮胎力中的一个或多个超过车辆动力学阈值，则所述处理器还被配置为经由所述IHU显示警告消息。4.根据权利要求1所述的车辆，其中：所述处理器还被配置为估计前有效质量和后有效质量；并且所述处理器使用所述前有效质量和后有效质量估计所述轮胎法向力。5.根据权利要求1所述的车辆，其中所述处理器被配置为使用多个预先确定的常数估计所述相对俯仰角和侧倾角。6.根据权利要求5所述的车辆，其中所述多个预先确定的常数与车辆几何结构、弹簧常数、阻尼率或悬架连杆接头摩擦中的一个或多个相关。7.根据权利要求1所述的车辆，其中所述处理器被配置为使用多个预先确定的常数...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾祥瑞，阿米特·默汉迪，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US