專利名稱：用于車輛的行駛動力學特性控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于車輛的行駛動力學特性/動態(Fahrdynamik)控制系統，該系統包括至少一個信號分配器，車輛數據、環境數據以及有關駕駛員請求的數據作為輸入數據送入到所述至少一個信號分配器中；還包括多個調節車輛動力學特性的可控或可調子系統，例如可獨立于駕駛員調節的轉向系統、可獨立于駕駛員調節的底盤、可獨立于駕駛員調節的制動器以及可獨立于駕駛員調節的傳動系。
背景技術：
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電部件或子系統越來越多。為使傳感器信號具有可信性、對信號進行處理、計算調整信號并調節子系統的致動器，各子系統需要具備各自的控制單元。但是，這些子系統或控制單元中的每一個單獨(單機)工作，通常不了解其他子系統或單元。
除舒適性系統例如自動車窗玻璃升降器、外部后視鏡的內部調整器等之外，主要是用于影響或改善行駛性能或行駛動力學特性以及用于改善安全性的子系統的數量大大增加。還可以看到，在分別用于影響行駛性能或行駛動力學特性的子系統中，電子部件和機電部件有增多的趨勢。在能夠主動地即獨立于駕駛員而影響行駛性能的子系統中，有電子制動系統、主動轉向系統、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。這些子系統中的每一個均旨在影響車輛從而實現行駛性能的改善。根據所涉及的子系統不同，控制算法的重點在于不同的領域(安全性、操縱性或舒適性)。因此，主要僅根據子系統各自的控制目標或其主要應用范圍而分別地調整子系統。但是，在車輛與行駛動力學特性相關的應用范圍中很寬的范圍內，各子系統的應用范圍或重點彼此重疊。盡管所述子系統經常旨在影響或控制相同的行駛動力學特性量，但這些子系統中的每一個單獨(單機)工作(

圖1示出水平控制的例子)。這導致應用非常復雜，最重要的是單個子系統相對于彼此的相互保護的復雜性，并導致對各子系統的功能限制(即，由于各子系統不能限制或妨礙其它子系統，因此各子系統不能理想地實現其控制目標)。

發明內容
因此，本發明的目的是增強行駛動力學特性控制的功能性。
該目的通過權利要求1的特征來實現。
信號分配器的數據被送到中央行駛狀態識別器，中央判定單元根據信號分配器的數據確定中央、總體控制目標并且這些關于中央控制目標的數據項被送到通過與子系統交互通信來致動這些子系統以由車輛上的這些子系統來實現控制目標的中央調整變量分配器中，以上事實將降低應用的復雜性，主要是降低各子系統相對于彼此的相互保護的復雜性，并消除了每個子系統的功能限制。
通過中央行駛狀態控制器或調整變量分配器自身實施分配。行駛狀態控制器或調整變量分配器是多變量控制器，單個子系統之間的控制請求的相應分配基于控制器設計(控制器原理、控制器方法、控制器算法)本身、預置于控制器的質量判據或最優化標準和/或借助于可調加權因素/因子(根據子系統的強度和啟動順序的加權)。例如，該分配的目的可能是在出現很小的不穩定趨勢時，出于舒適性原因，首先將穩定性要求分配給底盤和轉向系統。當出現更大的不穩定趨勢時，必須另外分別考慮制動器和傳動系。根據控制器方法的不同，能夠從該預設目標得出控制器設計或控制器的質量判據或對應的加權因子。
從屬權利要求給出本發明的有利改進。
本發明的優點與單機形式相比，將各致動器的所有控制功能組合在中央行駛動力學特性控制算法中(集成方法)實現了行駛動力學特性上以及拓撲或系統技術上的各種優點●在集成方法中，不同的子系統或智能致動器分別通過自身閉合的控制算法致動。因此，各智能致動器協調的共同作用在結構上得到保證。由于對應于多變量控制器方法的各智能致動器不會對彼此產生負面影響，所以行駛狀態的控制得到保證。
●可以簡單地通過新的智能致動器擴展中央行駛動力學特性控制器，因為這對復雜性的增加非常小。
●該控制方法中智能致動器的相互考慮降低了應用的復雜性(在單機子系統中必須通過行駛試驗使致動器彼此保護)。單機子系統網絡擴展時復雜性急劇增大，主要表現為應用的復雜性大大增加。
●該控制方法中單個智能致動器的中央網絡使得總線負荷降低，并使得中央處理器與智能致動器之間的物理接口的數量減少。如果單機系統“連接成網絡”，將導致單機子系統之間的通信程度難以控制和維護。
●子系統的所有控制功能、行駛狀態識別以及駕駛員意圖識別分別轉移和組合或集成到中央控制單元中，這節省了成本。單個智能致動器執行其基本功能(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幾乎無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如同單機子系統中那樣具有其各自的控制算法、行駛狀態判定單元以及駕駛員請求識別，因此降低了車輛中現存的整個軟件擴展和維護所需的工作。在集成方法中，控制算法、行駛狀態判定單元以及駕駛員請求識別僅需在中央進行一次擴展和維護。
●清楚和明確地分離基本功能(控制)和行駛動力學特性控制功能(通過與行駛動力學特性有關的變量例如橫擺率、橫向加速度、側滑角等的反饋調整行駛狀態變量)。
在車輛的整體上考慮，各子系統之間最佳的共同作用導致最優的控制性能或最優地實現控制目標。各子系統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最優的共同作用。即，所有通過反饋影響車輛的功能，即車輛狀態變量的控制都中央組合在控制算法中。采用水平控制示例，這意味著根據圖2各子系統(制動系統、轉向系統、底盤系統和傳動系統)成為智能致動器。行駛動力學特性狀態的控制根據中央主控制算法進行，該主控制算法有目的地選定單個智能致動器以實現其控制目標。智能致動器不僅調節主行駛動力學特性控制器的額定值，而且向主行駛動力學特性控制器報告其當前狀態及其仍可調節的潛力，使得主行駛動力學特性控制器能夠將這些數據考慮進其控制策略。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/回授行駛動力學特性變量。例如，在制動系統中這涉及電子制動力分配，在主動轉向系統中涉及轉向傳動比的與速度相關的變化，或者在具有主動穩定桿的底盤系統中涉及通過橫向加速度控制的側傾力矩的分配。所有的控制功能或行駛動力學特性的反饋和調節都在中央行駛動力學特性控制算法中執行。當前行駛狀態的判定和駕駛員請求的判定也在連接到主行駛動力學特性控制器(圖2)上游的程序塊中中央地進行。
具體實施例方式
圖2示出根據本發明的包括信號分配器11的行駛動力學特性控制10。該信號分配器接收來自車輛12的輸入數據(檢測的變量例如橫向加速度、側滑速度/偏轉速度)、來自駕駛員13的輸入數據(經由轉向角和/或加速踏板位置、制動踏板位置表示的駕駛員請求)以及來自環境14的輸入數據(如果可檢測，例如路面的傾角、路面的摩擦系數等)。信號分配器11連接到判定單元15(行駛狀態識別、駕駛員請求識別)和中央行駛狀態控制器16的調整變量分配器或判定單元以及子系統17至20。向判定單元15提供(來自)駕駛員、車輛和環境的系統輸入數據，并且判定單元15根據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和環境變量(例如路面的摩擦系數)并將這些變量輸送給方框16中的中央行駛狀態控制器。調整變量分配器或中央行駛狀態控制器16分別與信號分配器11交互通信并向該信號分配器11輸送關于調整變量的數據。所述數據能夠反饋回判定單元15。調整變量分配器或中央行駛狀態控制器分別與每個子系統交互相連，并這樣向各底盤子系統發送其控制指令，同時這樣獲得關于這些子系統的狀態(例如可操作、部分可操作、不可操作)和關于這些子系統的當前調節潛力的信息并在其調節要求中考慮例如底盤子系統的這些信息。子系統17-20調節中央行駛狀態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調整的實際值或實際狀態，信號分配器11又在閉環控制中將該信息輸送給判定單元15(行駛狀態識別和信號調節)。
權利要求
1.一種用于車輛的行駛動力學特性控制系統，該系統包括至少一個信號分配器，車輛數據、環境數據和有關駕駛員請求的數據作為輸入數據送入到所述至少一個信號分配器，還包括多個調節車輛動力學特性的可控或可調子系統，例如可獨立于駕駛員調節的轉向系統、可獨立于駕駛員調節的底盤、可獨立于駕駛員調節的制動器以及可獨立于駕駛員調節的傳動系，其特征在于，所述信號分配器的數據被送到一中央判定單元(行駛狀態識別，駕駛員請求識別)，該中央判定單元根據所述信號分配器的數據確定中央控制目標，這些關于中央控制目標的數據項被分別送到中央調整變量分配器或中央行駛狀態控制器，該中央行駛狀態控制器通過與所述子系統交互通信來這樣地致動所述子系統，以通過車輛上的子系統實現所述控制目標。
2.根據權利要求1所述的行駛動力學特性控制系統，其特征在于，所述控制目標在所述子系統之間的分配根據所述子系統的當前調節潛力和對當前控制目標的可能貢獻進行。
3.根據權利要求1或2所述的行駛動力學特性控制系統，其特征在于，所述控制目標在所述子系統之間的分配還根據所述子系統的當前狀態進行。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的行駛動力學特性控制系統，其特征在于，所述控制目標在所述子系統之間的分配還根據車輛的當前行駛狀態進行。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的行駛動力學特性控制系統，其特征在于，所述中央控制目標在中央行駛狀態識別(15)中確定并分別通過所述中央行駛狀態控制器(psip控制器、beta控制器)或通過所述調整變量分配器(16)分配給所述子系統。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的行駛動力學特性控制系統，其特征在于，所述中央控制目標在所述子系統之間的分配分別根據分別預置于所述中央行駛狀態控制器或所述調整變量分配器的控制器原理或控制器算法進行，分別根據預置于所述中央行駛狀態控制器或所述調整變量分配器(16)的質量判據或最優化標準，或者通過可調加權因素進行。
7.根據權利要求6所述的行駛動力學特性控制系統，其特征在于，所述加權根據所述子系統的強度和啟動順序進行。
全文摘要
本發明涉及一種用于車輛的行駛動力學特性控制系統，該系統包括至少一個信號分配器，車輛數據、環境數據和有關駕駛員請求的數據作為輸入數據送入到所述至少一個信號分配器中，還包括多個調節車輛動力學特性的可控或可調子系統，例如可獨立于駕駛員調節的轉向系統、可獨立于駕駛員調節的底盤、可獨立于駕駛員調節的制動器以及可獨立于駕駛員調節的傳動系。本發明的特征在于，信號分配器的數據被送到一中央判定單元(行駛狀態識別，駕駛員請求識別)，該中央判定單元根據信號分配器的數據確定中央控制目標，這些關于中央控制目標的數據項被分別送到中央調整變量分配器或中央行駛狀態控制器，該中央行駛狀態控制器通過與子系統交互通信來控制這些子系統從而通過車輛上的子系統實現所述控制目標。
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 優先權日2003年5月13日
發明者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-特韋斯貿易合伙股份公司及兩合公司