1.本公开涉及用于估算作用在车辆转向轮轴的车轮上的纵向力差值的方法、控制单元以及车辆。还公开了在车辆中使用的多个应用，这些应用至少部分地基于所估算出的力差值。
2.本发明可以应用于重型车辆，例如卡车和建筑设备。尽管将主要参照诸如半挂车的货物运输车辆来描述本发明，但本发明不限于这种特定类型的车辆，而是也可以用在其它类型的车辆中。


背景技术：

3.正在引入先进的车辆运动控制系统，以例如支持自动驾驶功能并提高车辆安全性。这些车辆控制系统从多个传感器获得与当前车辆状态有关的数据，并且基于该数据执行车辆运动控制。
4.车辆通常会经受作用在车辆的车轮上的纵向力和横向力。作用在车辆转向轮轴的车轮上的纵向力对于车辆运动控制系统来说值得特别注意，因为它们会影响车辆转向特性。
5.为了改进车辆状态估计和运动控制，希望估算这些纵向力，尤其是作用在轮轴上的一对转向轮上的纵向力之间的差值。然而，这种估算并不直接。
6.us 2003/0221898公开了一种用于确定作用在一对转向轮上的纵向力的方法。来自制动压力传感器和车轮速度传感器的信号被用于执行计算。计算结果用于确定补偿所述力差值所需的转向扭矩。
7.然而，需要改进的方法来确定作用在转向轮上的纵向力差值。


技术实现要素：

8.本公开的目的是提供一种用于估算作用在车辆的转向轮轴车轮上的纵向力差值δf
x
的方法。该方法包括：从车辆获得与所施加的转向扭矩m
steer
有关的数据，所施加的转向扭矩m
steer
与所述转向轮轴车轮相关联。该方法还包括：获得与转向轮轴车轮相关联的主销偏距值rs，以及基于所获得的数据和主销偏距rs来估算纵向力差值δf
x
，该纵向力差值δf
x
与所施加的转向扭矩m
steer
成正比并且与主销偏距rs成反比。
9.因此，提供了对作用在车辆的转向轮轴车轮上的纵向力差值的简单而准确的估算。例如，可以简单地根据δf
x
＝m
steer
/rs或者使用涉及m
steer
和rs的更高级的表达式来估算该纵向力差值。该方法不需要先进的和/或昂贵的传感器或强大的数据处理资源，这是一个优点。该方法还能够基于所估算出的力差值来实现多种应用，这将在下文中描述。
10.根据多个方面，该车辆包括主动转向系统，并且，所述获得包括：从主动转向系统获得与所施加的转向扭矩m
steer
有关的数据。在车辆中实现的主动转向系统通常已经提供了关于所施加的转向扭矩的数据。因此，有利地是，通过重新使用已经存在的数据和控制硬件，能够在车辆中有效且成本有效地实施本文中公开的一些方法。根据一些这样的方面，从
主动转向系统获得的数据包括转向轮扭矩t
steering
和通过车辆的液压转向机构的组合增益因子k
powersteer
。然后，基于关系式δf
x
＝t
steering
*k
powersteer
/rs来估算纵向力差值δf
x
。换言之，在考虑到液压转向扭矩增益系数k
powersteer
的情况下，纵向力差值δf
x
与所施加的转向轮扭矩t
steering
成正比，并且再次与主销偏距rs成反比。
11.根据多个方面，从主动转向系统获得的数据包括与所施加的转向扭矩m
steer
有关的压力值、电流值或电压值。因此，有利地，所施加的转向扭矩不需要是可用的，因为该方法可以基于仅与所施加的转向扭矩间接相关的数据输入(例如与主动转向系统的电动机相关联的电流值)来实施。
12.根据多个方面，该主动转向系统包括转向角反馈系统，该转向角反馈系统被配置成将车辆的转向角维持在所请求的角度。如果该主动转向系统正在运行转向角控制循环而使得即使存在干扰仍将车辆的转向角维持在某个所请求的转向角，则纵向力差值的估算可能变得更准确，因为该控制循环可减少某些车辆动力学的影响，否则这些车辆动力学可能会在一定程度上影响估算的精度。例如，如果转向角控制器起作用并且足够快，那么，即使当δf
x
不为零时，转向角也将被维持在几乎恒定的水平。如果并无任何这样的转向角控制器系统起作用，则在某些情况下，大的δf
x
可能导致转向角的显著变化，这反过来意味着可能需要考虑所述转向硬件的各个方面，以维持估算的精度。
13.根据多个方面，该车辆包括一个或多个扭矩传感器或力传感器，该一个或多个扭矩传感器或力传感器被布置成连接到车辆的转向系统。然后，所述获得包括：从该一个或多个扭矩传感器获得与所施加的转向扭矩m
steer
有关的数据。因此，有利地，本文中公开的一些方法不需要具有主动转向系统的车辆，因为可以使用扭矩传感器或力传感器来实现类似效果。
14.根据多个方面，所述估算包括：过滤从主动转向系统或从所述一个或多个扭矩传感器获得的数据值的时间序列。通过对所获得的时间序列数据值进行过滤，可以提高估算的精度，因为通过该过滤抑制了测量噪声和其它干扰，这是一个优点。
15.如上所述，本文中公开了多个应用，这些应用可以基于所估算出的纵向力差值在车辆中或其它地方实施。
16.根据一个这样的示例应用，该方法包括通过以下方式来确定制动控制输入信号(例如，制动室压力值)与所产生的施加到转向轮的制动力或扭矩之间的关系：在转向轮处施加多个制动控制输入信号，对于每个所施加的制动控制输入信号监测纵向力差值δf
x
，并且基于所施加的多个制动控制输入信号和所产生的多个纵向力差值来确定所述关系。
17.制动控制输入信号(例如，制动压力值或其它制动输入幅值)与实际获得的制动力之间的关系可以是线性的，或者也可以遵循一些其它更高阶的关系。了解这些关系使得能够例如实时更新控制算法，以考虑输出信号与所获得的制动力之间的关系的变化，这是一个优点，因为能够实现更准确的车辆控制。例如，根据一个示例，该方法包括基于δf
x
和方程组和的解来估算与车辆的转向轮相关联的制动增益其中，p1和p2是所施加的制动压力值等，和分别是与左转向轮和右转向轮相关联的制动增益，并且r
l
和rr分别是与左转向轮和右转向轮相关联的滚动半径。有利地，了解当前的制动增益和最新的制动增益使得能够实现更准确的
制动操作，因为可以更准确地确定从给定的一组制动控制信号获得的实际制动力。
18.根据多个方面，该方法还包括基于所确定的制动控制输入信号与所产生的制动力之间的关系来校准车辆的制动系统。例如，可以通过调整根据上述示例估算的已知制动增益来执行这一校准。而且，可以连续地估算制动增益，以便随着时间的推移(例如在发生制动片磨损和温度变化时)维持该制动增益的准确值。
19.根据另一个这样的示例应用，该方法包括通过以下方式来检测车辆中的故障：分别基于左转向轮和右转向轮上的请求扭矩并且基于车轮滚动半径来确定所预期的纵向力差值δf
x,expect
。例如，可以根据δf
x,expect
＝t
l
/r
l-tr/rr来确定所预期的纵向力差值，其中t
l
和tr分别是左转向轮和右转向轮上的请求扭矩，并且其中r
l
和rr分别是与左转向轮和右转向轮相关联的滚动半径。该方法然后包括：将所预期的纵向力差值δf
x,expect
与所估算出的力差值δf
x
进行比较；以及，在δf
x,expect
和δf
x
之间存在差异的情况下，检测到车辆中的故障。所允许的差异幅度可以例如简单地是预先配置的阈值，或者该差值幅度可以是根据场景而配置的自适应阈值。其它更高级的检测标准也是适用的。因此，有利地，可以通过所公开的方法可靠地检测车辆中的故障，这是一个优点。
20.根据多个方面，该方法还包括：在检测到车辆中的故障的情况下，通过该车辆触发警告信号或紧急操纵。因此，有利地，所公开的方法可以用于基于纵向力差值的估算而以稳健的方式触发警告信号。
21.根据又一个示例应用，该方法包括通过以下方式来控制车辆的稳定性：基于关系式m
yaw
＝δf
x
*lw来确定施加在车辆上的总偏航力矩或扭矩，其中lw是车辆的前轮轴的轮距。该方法还包括：分配制动扭矩和/或转向角以补偿总偏航m
yaw
，从而控制该车辆的稳定性。因此，有利地，提供了更稳定的车辆操作。
22.根据多个方面，该方法还包括：根据f
x,1
＝δf
x-f
x,2
来估算作用在第一转向轮上的纵向力，其中，纵向力，其中，是与第二车轮相关联的制动室压力值或其它制动控制输入信号，并且是与第二车轮相关联的制动增益。这样，提供了基于所估算出的纵向力数据的、改进的车辆控制。
23.根据多个方面，该方法包括：监测与车辆的转向轮轴车轮相关联的车轮速度值和/或车轮滑移状况，并且还基于该车轮速度值和/或车轮滑移状况来检测车辆中的故障和/或对道路状况进行分类。
24.通过监测车轮速度和/或车轮滑移，提供了改进的故障检测机制。例如，如果估算出大的纵向力差值但两个车轮都处于自由滚动状态，则很可能是已发生车辆的制动系统中的故障或轮胎爆胎等。然而，如果检测到大的纵向力差值并且车轮滑移监测表明车轮在滑移，则该差值更可能是由于道路状况引起的，因此不应被记录为故障。
25.本文中还公开了与上述优点相关联的控制单元、计算机程序、计算机可读介质、计算机程序产品以及车辆。
26.通常，权利要求书中使用的所有术语都应该根据它们在本技术领域中的通常含义来解释，除非本文另有明确定义。所有对“一/一个/该元件、设备、部件、装置、步骤等”的引用应以开放的方式解释为是指该元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一个实例，除非另有明确说明。除非明确说明，否则，本文中公开的任何方法的步骤不必按照所公开的确切顺序执行。当研读所附权利要求书和以下描述时，本发明的其它特征和优点将变得明显。本领域
技术人员会认识到，在不偏离本发明的范围的情况下，本发明的不同特征可以组合，以产生除了下文中描述的那些实施例以外的实施例。
附图说明
27.参照附图，下面是作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。
28.在这些图中：
29.图1示意性地示出了用于货物运输的车辆；
30.图2示出了作用在车辆上的示例的力；
31.图3示意性地示出了主动转向装置；
32.图4a示出了后倾角；
33.图4b示出了主销偏距(scrub radius)；
34.图5示出了示例的车辆转向装置；
35.图6是示出了示例的制动力与制动压力之间关系的曲线图；
36.图7是用于说明方法的流程图；
37.图8示意性地示出了控制单元；并且
38.图9示出了示例的计算机程序产品。
具体实施方式
39.现在将在下文中参照附图来更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的某些方面。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，且不应被解释为限于本文中阐述的实施例和方面；相反，这些实施例是通过示例的方式提供的，以便本公开将是彻底的和完整的，并将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。
40.应当理解，本发明不限于本文中描述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将意识到，在所附权利要求书的范围内可以进行许多修改和变型。
41.图1示出了卡车形式的车辆1。车辆1包括动力源10(这里被例示为燃烧式发动机)。车辆1还包括一个或多个控制单元101，该一个或多个控制单元101被布置成控制车辆1中包括的各种系统和功能。例如，车辆控制单元101被布置成实施本文中描述的方法和技术中的至少一些。
42.车辆1具有一对可转向轮104、106，这一对可转向轮104、106分别布置在车辆1的前轮轴102的左右两侧上。前轮轴102是车辆1的最前面的轮轴。车辆1还包括连接到第一后轮轴112的一对第一后轮108、110、和连接到第二后轮轴118的一对第二后轮114、116。如在车辆1的纵向方向上看到的，第一后轮轴112布置在第二后轮轴118的前方。所述一对第一后轮108、110和所述一对第二后轮114、116通常(但并非总是)被布置为不可转向的车轮。车辆1还包括连接到第一后轮轴112的一对第一后轮108、110、和连接到第二后轮轴118的一对第二后轮114、116。车辆1的前轮轴102具有轮距lw。
43.图2示出了作用在车辆1及其车轮上的一些示例的力。所述一对可转向轮104、106正执行转弯操纵，因此被布置成相对于车辆向前方向具有转向角δ。为了简化起见，对于左侧可转向轮104和右侧可转向轮106，转向角δ在图2中被示出为是相同的，并且是这些车轮
相对于车辆1的纵向轴线的角度。车辆1以车辆速度(被表示为v)运行。可转向车轮104、106还包括各自的车轮扭矩执行器103、105。
44.下面将结合图3更详细地讨论示例的车辆转向系统。
45.前轮轴102布置在距车辆1的质心202的距离l1处，第一后轮轴112布置在距车辆1的质心202的距离l2处，并且第二后轮轴118布置在距车辆1的质心202的距离l3处。质心202是车辆1的一个位置，在该位置处，能够以已知的方式表示影响车辆1的总全局力。
46.在下文中，x轴沿车辆1的纵向方向延伸，y轴沿车辆1的横向方向延伸，并且z轴沿车辆1的竖直方向延伸。在转弯操纵期间，车辆1在质心202处经受扭矩mz。而且，该车辆经受全局纵向力f
x
和全局横向力fy。
47.此外，当前轮轴102的可转向轮104、106经受转向角δ时，左侧的可转向轮104经受纵向力f
x,104
和横向力f
y,104
，而右侧的可转向轮106经受纵向力f
x,106
和横向力f
y,106
。
48.左侧的可转向轮104和右侧的可转向轮106的横向力的总和可以表示为总的前轮横向力。例如，当推进该车辆或制动该车辆时，前轮纵向力的总和可能增加和减少。
49.第一后轮108、110经受各自的横向力f
y,108
和f
y,110
，并且第二后轮114、116经受各自的横向力f
y,114
和f
y,116
。在图2的示例中，所述一对第一后轮108、110和所述一对第二后轮114、116的纵向力被设置为零，即，各车轮并不经受由于推进或制动而导致的任何力。
50.现在转到图4a到图4b，这些图示出了根据示例实施例的左侧可转向轮104的不同视图。详细地，图4a是左侧可转向轮104的侧视图，并且图4b是左侧可转向轮104的后视图。
51.从图4a开始，该图是左侧可转向轮104的侧视图。车轮104的悬架(未示出)被布置成使得车轮104具有悬架后倾角γ，该悬架后倾角γ被定义为转向轴线402相对于左侧可转向轮104的竖直轴线404的角位移，它是在车辆1的纵向方向上测量的。路面401和转向轴线402的交点与路面401和竖直轴线404的交点之间的距离(也称为“机械拖距”)被表示为tm。在车轮的悬架作用下，车轮104和路面401之间的接触面406的施力点将在纵向方向上相对于路面401与竖直轴线404的交点略微偏移。这一偏移量(也称为“气胎拖距”)被表示为t
p
。该接触面是轮胎与地面接触的面积。因此，车轮104和路面401之间的接触面406的施力点取决于悬架后倾角γ。
52.转到图4b，该图是左侧可转向轮104的后视图。可以看出，有效车轮半径r被表示为前轮轴102与路面401之间的距离，并且车轮104通过倾斜的主销轴线408连接到悬架，该主销轴线的倾角被表示为τ。在转弯操作期间，车轮104绕主销轴线408旋转。车轮104和路面401之间的接触面406的施力点位于竖直轴线404和路面401之间的交点处。车辆1(特别是可转向轮104、106)具有正的车轮主销偏距rs。车轮主销偏距rs或车轮悬架主销偏距被定义为主销轴线408和路面401之间的交点403与接触面406的施力点之间的距离。当主销轴线408和路面401之间的交点位于竖直轴线404的内侧时，产生了正的车轮悬架主销偏距rs，如图4b中所示的在纵向方向上看到的那样。当例如在左侧可转向轮104上施加制动扭矩时，该车轮将由于正的主销偏距rs而绕主销轴线408旋转，从而导致车辆向左转弯。
53.主销偏距和后倾角是众所周知的概念，因此本文中将不更详细地讨论。
54.图5示出了示例的车辆转向系统500。转向扭矩经由转向齿轮(图5中未示出)施加到车轮，该转向齿轮经由一个或多个连杆(图5中未示出)连接到车轮转向节。横拉杆510连接可转向轮104、106。当这些车轮转向时，所述横拉杆横向地移动(530)。本文中讨论的转向
扭矩是作用在车轮上的扭矩，该扭矩也导致所述横拉杆横向地移动。替代地，转向扭矩可以经由被布置成连接到所述横拉杆的执行器520施加到转向装置，但这种类型的构造对于卡车并不常见。
55.纵向力差值δf
x
＝f
x,104-f
x,106
产生转向扭矩m
steer
＝δf
x
*rs。该转向扭矩的基本机制例如已经在wo 2019/072379 a1中进行了讨论，因此本文中将不更详细地讨论。
56.本文中公开的方法和控制单元是基于以下认识：转向扭矩m
steer
、或等效地是作用在横拉杆510上的横向转向力、或作用在连杆或转向节上的力能够从扭矩传感器、力传感器获得或者从主动转向系统获得，该主动转向系统反作用于该扭矩以维持车辆的给定转弯操作。由于主销偏距是固定的并且能够例如从车辆设计数据中获得，因此可以基于关系式δf
x
＝m
steer
/rs(即，纵向力差值δf
x
与所施加的转向扭矩m
steer
之间的正比例关系，以及纵向力差值δf
x
与主销偏距rs之间的反比例关系)来估算纵向力差值。。
57.参照图7，本文中公开了一种用于估算作用在车辆1的转向轮轴102的车轮104、105上的纵向力差值δf
x
的方法。该方法包括：从车辆1获得s1与所施加的转向扭矩m
steer
有关的数据，所施加的转向扭矩m
steer
与转向轮轴车轮104、105相关联；获得s2与转向轮轴车轮104、105相关联的主销偏距值rs；以及基于所获得的数据和主销偏距rs来估算s3纵向力差值δf
x
，该纵向力差值δf
x
与所施加的转向扭矩m
steer
成正比并且与主销偏距rs成反比。
58.例如，该纵向力差值可以简单地被确定为δf
x
＝m
steer
/rs。然而，应当意识到，能够基于该纵向力差值与所施加的转向扭矩之间的正比例关系以及该纵向力差值与主销偏距之间的反比例关系，以许多不同的方式来估算该纵向力差值。例如，比例常数a和b可以用在由δf
x
＝a*m
steer
/b*rs给出的更通用的表达式中。也可以使用其它更高级的表达式来实现类似效果。例如，在较大的转向角下，因子a和b可能并非是常数，但却是已知的。当转向系统中只有很小的移动或没有移动(即，转向角接近恒定)时，这种关系最精确。当转向角不处于稳定状态时，将存在可以加以考虑以提高精度的加速度、惯性和摩擦项。
59.例如，所述差值可以直接计算出来，或者它可以基于围绕纵向力差值与所施加的转向扭矩及主销偏距之间的关系而建立的模型来估算出来。因此，应当意识到，应给予关系式δf
x
＝m
steer
/rs广泛的解释，以便也包括作为主销偏距和所施加的转向扭矩的函数的该纵向力差值的类似表达式。
60.配备有主动转向系统的车辆通常可以提供这些车辆的所施加的转向扭矩的测量值。当转向轮轴的两侧上存在纵向力差值时，这可以在主动转向系统的所施加的扭矩中观察到(即，作用在转向轮轴上的车轮上的纵向力差值越大，所需的主动转向系统扭矩就越大)。根据一些方面，本文中公开的方法包括从车辆1的主动转向系统300获得s11与所施加的转向扭矩m
steer
有关的数据。
61.根据一些其它方面，该主动转向系统可以包括反馈系统，该反馈系统被配置成将车辆的转向角维持在所请求的角度。
62.该数据也可以间接获得，例如，除了施加到电动机生成扭矩上的液压增益之外，还可以知道例如由电动机施加的转向轮扭矩。换言之，从主动转向系统300获得的数据可以包括转向轮扭矩t
steering
和通过车辆1的液压转向机构340的组合增益因子k
powersteer
，由此，基于关系式δf
x
＝t
steering
*k
powersteer
/rs来估算纵向力差值δf
x
。
63.所施加的转向扭矩也可以例如从与所施加的转向扭矩m
steer
有关的压力值、电流值
或电压值来推断出。
64.而且，有些车辆包括能够输出所施加的转向扭矩的扭矩传感器。因此，根据一些方面，车辆1包括一个或多个扭矩传感器360、360'，该一个或多个扭矩传感器360、360'被布置成连接到车辆1的转向系统。于是，该方法包括从所述一个或多个扭矩传感器360、360'获得s12与所施加的转向扭矩m
steer
有关的数据。
65.应当理解，可以将各种已知的过滤技术和噪声抑制信号处理技术(例如卡尔曼过滤)应用于所获得的数据值，以提高力差值估算的性能。换言之，该估算可选地包括过滤s31从主动转向系统300或从所述一个或多个扭矩传感器360、360'获得的数据值的时间序列。
66.与已知的方法相比，给定通过上述方法获得的δf
x
的估算值的情况下，可以实现和/或改进许多应用和车辆功能。现在将参照图7给出这些应用的概述。这些应用不直接依赖于本文中公开的确定纵向力差值的方法，而是可以与任何用于确定纵向力差值的方法一起使用。
67.卡车的前轮轴上的无意的不均匀制动扭矩分布可能会导致车辆严重“拉”向一侧以及可能的车辆不稳定性。当制动系统没有正确地计算每个前轮处产生的力时，可能发生这种情况；这例如可能是由于制动压力传感器校准不当、压力估算错误、不同车轮处的制动增益不同、制动执行器的机械故障等。
68.如果能够确定同一轮轴上的两个车轮之间的制动力的实际差异，则车辆运动控制器可以使用这一信息来调整执行器请求，以应对这种情况并防止车辆不稳定性。通过以这种方式调整执行器请求，可以放宽例如对制动系统硬件的要求，这是一个优点。
69.在正常行驶中可以观察到“制动增益”的较大变化，即，制动控制输入信号(如制动室压力值)与制动系统中的实际制动力之间的比例因子的较大变化。该制动增益例如可能会受到制动片磨损、温度、污垢、腐蚀、制动执行器中的机械调整等影响。在正常行驶期间，难以感测“实际”的制动增益。需要准确了解当前的车辆制动增益，以便能够从制动系统实现可预测且准确的制动扭矩响应。
70.参照图6，现在将描述用于估算制动增益的方法。左转向轮104和右转向轮106上的各自的制动增益分别代表制动控制输入信号p与左轮和右轮上的实际制动力或扭矩t
l
、tr之间的转换比例系数。即，其中t
l
是施加在车辆1的左轮104上的以牛顿米为单位的制动扭矩。通过以已知方式考虑车轮滚动半径，可以将该制动扭矩转换成制动力(以牛顿为单位)。
71.对制动增益k
bg
进行准确估算是非常重要的，以确保所述制动系统正确地满足全局请求(例如，对于给定的加速度)。由于车轮上通常没有直接的扭矩测量传感器，因此通常将制动增益预编程为固定值(尽管该制动增益可能会明显改变)。
72.根据示例的方法，在正常制动事件期间，在某些情况下可能特意发送被分配到前轮轴的制动扭矩，例如转向轮轴的一个车轮上的制动扭矩请求比另一个车轮上的略高(例如，向左侧制动装置发送比右侧车轮高的扭矩请求)。在随后的制动事件中，可以给予另一个车轮(在本示例中是右侧车轮)更高的请求。
73.优选地，不同的制动控制输入信号应当在幅度上有一定间隔，以便更容易地区分系统响应。
74.根据各方面，这些校准事件应当优选仅在不存在防抱死制动系统(abs)干预时(例
如，在制动期间没有显著的车轮滑移时)执行，并且还优选在车辆以近似直线行驶时执行。
75.通过将所实现的制动压力(每个车轮处)与从转向系统测得的δf
x
相组合，可以如图6中所示地确定这两个车轮中的每个车轮的各自制动增益。
76.在图6所示的示例600中，右侧车轮上的制动增益610大于左侧车轮上的制动增益620——注意，在该图中，各线条的梯度是制动增益除以车轮的滚动半径。制动增益的这种差异可能是由于制动片磨损、制动器温度、污垢等引起的。使用了来自两个制动事件的数据，其中，总的所需制动力是类似的。
77.在第一制动事件中，在左侧车轮621上请求制动控制信号p1，并且在右侧车轮612上请求制动控制信号p2(其中，p2高于p1)。通过转向系统测得纵向力差值δfxa。在第二制动事件中，替代地从右侧车轮611请求p1，并且从左侧车轮622请求p2。再次在转向系统中测得纵向力差值δfxb。
78.现在可以通过重新排列针对这两个制动事件的总扭矩的平衡方程来推断出各个制动增益，即：
[0079][0080][0081]
只要滚动半径r
l
、rr已知，上述方程就可以解出和
[0082]
再次应当理解，所述制动控制输入信号p1、p2优选分开一定距离，以提供更明显且可测量的纵向力差值。
[0083]
与其它已知方法相比，这种制动增益估算方法的优点在于：即使当车辆上的其它车轮正在制动时也可以使用该方法，而基于车辆加速度的制动增益估算方法必须考虑作用在整个车辆组合体上的所有纵向力。
[0084]
图6中的示例600假设制动力和制动压力或制动控制输入信号之间存在严格的线性比例关系。应当理解，这种关系可能更为复杂，例如遵循二阶或更高阶的关系。这种更复杂的关系也可以通过所公开的方法、例如通过使用多于两个的探测控制信号(例如，四个或五个制动压力测试信号)来估算。
[0085]
总而言之，参照图7，本文中公开的方法包括通过以下方式来确定s4制动控制输入信号与在转向轮104、105上产生的制动力之间的关系：在转向轮104、105处施加多个制动控制输入信号，对于每个所施加的制动控制输入信号监测纵向力差值δf
x
，并且基于所施加的多个制动控制输入信号和所产生的多个纵向力差值来确定所述关系。
[0086]
例如，该方法可以包括基于δf
x
并且基于方程组和的解来估算s41与转向轮104、105相关联的制动增益其中，p1和p2是所施加的制动压力值，和分别是与左转向轮104和右转向轮105相关联的制动增益，并且r
l
和rr分别是与左转向轮104和右转向轮105相关联的滚
动半径。
[0087]
所确定的、制动控制输入信号(例如制动室压力)与所产生的制动力或制动扭矩之间的关系能够有利地用于制动系统校准。因此，本文中公开了用于基于所确定的、制动控制输入信号与所产生的制动力之间的关系来校准s42车辆1的制动系统的方法。
[0088]
可以基于加速度而非制动压力来设计类似的方法，其中，当从车辆上的任何两个车轮请求特意的制动力差值时，测量车辆加速度a
x
(而非转向轮扭矩)。再次需要至少两个制动事件，其中，以与上述方式类似的方式特意施加不均匀制动(注意，现在使用a
x
信号来测量纵向方向上的力的总和，即∑f＝ma，不是比较转向轮扭矩的差异)。可以再次为两个制动事件生成两个独立的方程并进行求解以获得各个制动增益：
[0089][0090][0091]
其中，是针对第一制动事件测得的纵向加速度，而是针对第二制动事件获得的纵向加速度。m是车辆总质量，而f
resist
是沿纵向方向作用在车辆上的所有阻力的总和(空气阻力、滚动阻力、坡阻等)——在上面的方程中，f
resist
是在负的纵向方向上定义的。
[0092]
这种基于加速度的方法可以与上文讨论的基于转向扭矩的方法相组合，以改进例如对制动增益的估算，或校准车辆转向，或检测车辆转向系统中的故障。
[0093]
如现在将讨论的，本文中公开的方法还可以用于检测车辆1中的故障。在正常操作期间，车辆控制单元101(例如车辆运动管理控制器(vmm))可以在转向轮轴的左侧车轮和右侧车轮以及车辆的其它轮轴上产生单独的制动扭矩请求，以控制车辆运动。转向轮轴的车轮上的所请求的车轮扭矩(分别是左侧车轮和右侧车轮上的t
l
和tr)可以用于计算纵向制动力的预期差值δf
x,expect
＝t
l
/r
l-tr/rr，其中t
l
和tr分别是左转向轮104和右转向轮105上的请求扭矩，并且其中，r
l
和rr是分别与前轮轴上的左转向轮104和右转向轮105相关联的滚动半径。然后，δf
x,expect
可以与通过本文中公开的方法而估算出的δf
x
进行比较。当在预期的纵向力差值与估算出的纵向力差值之间检测到大的差异时，这可以解释为前轮轴上的制动系统中的故障；这可以报告给人类驾驶员和/或报告给某些vmm故障处理器。这一检查优选仅在没有abs干预的情况下执行(即，在任一车轮上都没有明显的车轮滑移)。这一检查也优选仅在转向角恒定或至少接近恒定时执行，因为否则将存在影响最终结果的惯性效应。
[0094]
总而言之，参照图7，本文中公开的方法包括通过如下方式来检测s5车辆1中的故障：
[0095]
根据δf
x,expect
＝t
l
/r
l-tr/rr来确定s51所预期的纵向力差值，其中t
l
和tr分别是左转向轮104和右转向轮105上的请求扭矩，并且其中，r
l
和rr是分别与左转向轮104和右转向轮105相关联的滚动半径，
[0096]
将所预期的纵向力差值δf
x,expect
与所估算出的力差值δf
x
进行比较s52，以及
[0097]
在δf
x,expect
和δf
x
之间存在差异的情况下，检测到s53车辆1中的故障。
[0098]
所使用的检测原理(即，用于确定预期的纵向力差值与估算出的纵向力差值之间何时存在足够大的差异的检测原理)可能因实施方式而异。在许多应用中，预先配置的阈值
可能就足够了，可能与某个时间窗口函数相结合，即，差异是这样一种事件：其中所预期的力差值与所估算出的力差值之间的差异幅度至少在某些预定的时间段内高于某些阈值。然而，当然也可以应用更高级的检测算法，例如统计检测法等。这样的检测原理和算法是已知的，因此本文中将不更详细讨论。
[0099]
根据多个方面，该方法还包括：在检测到车辆1中的故障的情况下，通过车辆1触发(s54)警告信号或紧急操纵。
[0100]
优选地，还应监测车轮速度和/或车轮滑移状况状态。如果估算出大的δf
x
但两个车轮都在自由滚动(没有明显的大滑移)，则很可能是已发生制动系统中的故障或轮胎爆胎等。另一方面，如果估算出大的δf
x
并且一个车轮例如由于不良的道路摩擦而同时处于滑移状态中，则替代地表明该差值可能是由于道路状况湿滑引起的，因此不应被记录为故障。在这种情况下，可以更“信任”来自未滑移的车轮上的制动系统的δf
x
估算值。
[0101]
总而言之，参照图7，本文中公开的方法包括：监测s8与车辆1的转向轮轴102的车轮104、105相关联的车轮速度值和/或车轮滑移状况，并且基于该车轮速度值和/或车轮滑移状况来检测车辆1中的故障和/或检测湿滑道路状况。
[0102]
在发生车轮滑移的情况下(例如在abs干预期间)，由于车轮的动力学以及轮胎与路面的接触面的非线性行为，制动装置的扭矩响应变得更复杂。在abs起作用的情况下，车辆的左侧和右侧上可能会产生较大的纵向力差值，这从制动控制信号(例如制动压力信号)来看可能是不明显的(取决于存在于卡车的任一侧的道路上的摩擦状况)。在这种情况下，所估算出的δf
x
可以提供对于在abs事件期间实现的制动力差值的直接测量。因为这种差值而施加在车辆上的总偏航力矩/扭矩可以经由关系式m
yaw
＝δf
x
*lw来计算，其中lw是图2中所示的、车辆1的前轮轴的轮距。在m
yaw
已知的情况下，车辆控制单元101可以分配制动扭矩和转向角，以便实现相反的力矩(例如，通过使一些轮轴反向转向)。这种方法相对于其它传统的稳定性控制系统的优点在于：可以在任何大的偏航率或侧滑发生之前计算所需的m
yaw
校正量，而在传统的稳定性控制方法中，只有在车辆实际开始“打滑”时才会进行干预。
[0103]
总而言之，参照图7，本文中公开的方法包括通过以下方式来控制s6车辆1的稳定性：
[0104]
根据m
yaw
＝δf
x
*lw来确定s61施加在车辆1上的总偏航力矩或扭矩，其中lw是车辆1的前轮轴的轮距，并且
[0105]
分配s62制动扭矩和/或转向角以补偿总偏航，由此控制车辆1的稳定性。
[0106]“分离摩擦”制动对于人类驾驶员和自动驾驶员而言都是困难的场景。在这种情况下，当车辆在车辆的左侧和右侧遇到不同的轮胎路面摩擦状况(例如车辆的左侧可能在沥青上行驶，而右侧在冰上行驶)时，会请求紧急制动。
[0107]
重要的是，车辆的运动控制系统能够检测到此类危险情况并调整被发送到车辆的不同侧的制动请求，以防止车辆“打滑”或以其它方式失去控制。检测和调整必须相对快(例如，小于一秒的响应时间)，以防止在许多情况下发生事故。
[0108]
在车辆的一侧位于湿滑表面(例如，冰)上并且由abs控制(以防止其车轮抱死)而另一侧位于较不湿滑的表面(例如，干沥青)上的制动情况下，所估算出的δf
x
可以与从制动系统产生的所估算的制动扭矩相结合，以计算在车辆的低摩擦侧上实现的实际制动力。
[0109]
例如：如果车辆的右侧在高摩擦表面上并且其车轮没有滑移，则可以相信该车轮
的制动压力是对该车轮处施加的f
x
的合理估算值：
[0110][0111]
如果车辆的另一侧在低摩擦表面上，则该车辆很可能会经历车轮滑移(以及可能的abs干预)，这可以在车轮速度信号中观察到。在车轮滑移的同时，制动系统无法容易地估算fx
l
，但可以通过从所估算出的纵向力差值δf
x
中减去在高摩擦侧产生的估算力fxr来计算fx
l
。
[0112]
然后，fx
l
可以用车辆轮胎的正常负载进行归一化，以估算车辆的这一侧上的最大可用摩擦力。然后，这可以用于计算车辆的该侧上的所有车轮的最大扭矩能力(以已知的方式使用已知的车轮负载来计算)。控制单元101可以使用该能力信息来确保该控制单元分配如下的执行器请求：这些执行器请求在给定当前道路状况的情况下是实际可实现的。
[0113]
总而言之，参照图7，本文中公开的方法包括：根据f
x,1
＝δf
x-f
x,2
来估算s7作用在第一转向轮上的纵向力，其中，第一转向轮上的纵向力，其中，是与第二车轮相关联的制动室压力值，并且是与第二车轮相关联的制动增益。
[0114]
可选地，所公开的方法还包括基于所估算出的作用在第一转向轮上的纵向力f
x,1
来控制s71车辆1。例如，通过限制高摩擦车轮上的制动力以使车辆在分离摩擦制动期间不失衡，即使在困难的分离摩擦制动情况下，也能维持车辆稳定性。应当理解，第一转向轮可以是左轮104或右轮106，而第二转向轮是另一个车轮。
[0115]
图8以多个功能单元的形式示意地示出了根据本文中讨论的实施例的控制单元101的部件。该控制单元101可以被包括在车辆1中。使用合适的中央处理单元cpu、多处理器、微控制器、数字信号处理器dsp等中的一个或多个的任意组合来提供处理电路810，上述中央处理单元、多处理器、微控制器、数字信号处理器能够执行存储在计算机程序产品(例如为存储介质830的形式)中的软件指令。处理电路810还可以被提供为至少一个专用集成电路asic或现场可编程门阵列fpga。
[0116]
特别地，处理电路810被配置成使控制单元101执行一组操作或步骤，例如结合图8讨论的方法。例如，存储介质830可以存储该组操作，并且处理电路810可以被配置成从存储介质830检索该组操作，以使控制单元101执行该组操作。该组操作可以被提供为一组可执行指令。因此，处理电路810由此被布置成执行本文中公开的方法。
[0117]
存储介质830还可以包括永久存储器，该永久存储器例如可以是磁存储器、光存储器、固态存储器或甚至远程安装的存储器中的任一种或它们的组合。
[0118]
控制单元101还可以包括用于与至少一个外部设备通信的接口820。这样，接口820可以包括一个或多个发射器和接收器，其包括模拟和数字部件以及用于有线或无线通信的合适数量的端口。
[0119]
处理电路810例如通过向接口820和存储介质830发送数据和控制信号、通过从接口820接收数据和报告以及通过从存储介质830检索数据和指令来控制该控制单元101的一般操作。控制节点的其它部件以及相关功能被省略，以免混淆这里呈现的构思。
[0120]
图9示出了携载有计算机程序的计算机可读介质910，该计算机程序包括程序代码组件920，该程序代码组件920用于当所述程序产品在计算机上运行时执行图7中所示的方法。该计算机可读介质和代码组件可以一起形成计算机程序产品900。