本發(fā)明涉及用于針對能通過電驅動裝置驅動的車輛、尤其是商用車輛進行摩擦值估計的方法。本發(fā)明還涉及計算機程序和/或計算機可讀介質、針對車輛、尤其是商用車輛的控制器以及車輛、尤其是商用車輛。

背景技術：

1、電驅動裝置對車輛、尤其是商用車輛（如電動卡車、電動公交車、電動鞍式半掛車）的驅控由現有技術已知。例如，電驅動裝置安裝在牽引車輛和/或電氣化的掛車中。在能電驅動的車輛、尤其是商用車輛中，電驅動裝置應主要被用于牽引、用于牽引支持和/或用于再生，即用于再生制動。在下文中，為了更便于描述，商用車輛也被稱為車輛。

2、自動化的行駛功能對于車輛且尤其是對于牽引、牽引支持和/或再生而言是已知的。例如，牽引功能（automatic?traction?control，atc（自動牽引力控制系統(tǒng)））、制動功能（anti-blockiersystem，abs（防抱死制動系統(tǒng)））和穩(wěn)定功能（electronic?stabilitycontrol，esc（電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)））都作為自動化的行駛功能而眾所周知。自動化的行駛功能需要有關車輛所行駛的行車道及與之相關的摩擦值的可靠信息，以便能夠有效且可靠地執(zhí)行。車輪所能傳遞的最大力極為依賴于行車道的摩擦值。如果缺少與摩擦值相關的信息，則各自的自動化的行駛功能就無法在行駛動作開始時進行最佳干預。關于行車道地面方面的信息并未被考慮用于執(zhí)行當前的自動化的行駛功能。因此，可能會出現盡管例如有abs和atc但車輛的輪胎仍然抱死或滑轉的情況。

3、如果牽引功能、制動功能和穩(wěn)定功能未使用摩擦值估計，則在摩擦值較低的行車道上就無法總是防止輪胎抱死或滑轉并由此發(fā)生危急的駕駛狀況。輪胎短暫抱死并隨后進入制動力降低的“滑行階段”，導致制動距離延長。如果被設立成用于再生制動的電驅動裝置參與制動，則再生功率在這些階段內受到限制，并且再生潛力得不到充分利用。

4、在能電驅動的車輛中，最大程度地利用再生對車輛的高能效的運行而言是至關重要的。了解關于道路的摩擦值的信息對此也是有幫助的，以便例如能夠調控電驅動的車橋上的最佳的滑移率，并由此能夠在輪胎不抱死的情況下實現再生。

5、因此，為了能夠實現自動化的行駛功能的可靠功能和有效再生而值得做的是，事先獲知行車道的摩擦值，以便能夠在考慮到行車道摩擦值的情況下執(zhí)行自動化的行駛功能和/或再生。

6、目前已知的用于獲知行車道摩擦值的系統(tǒng)主要基于附加的傳感器，如攝像頭系統(tǒng)、濕度傳感器和噪音傳感器，這些傳感器一方面造成額外成本，并且另一方面無法將所有行車道覆層相互區(qū)分開。

7、基于攝像頭的系統(tǒng)能夠對行車道的摩擦值進行估算。這些系統(tǒng)監(jiān)測車輛前方的行車道并且需要附加的評估單元，以便評估圖像資料。在此，例如因陽光和陰影所造成的不同的環(huán)境條件和光線條件是成問題的。例如，很難將水與陰影相互區(qū)分開。道路的摩擦值無法在測量技術上獲知，而是只能夠通過攝像頭圖像進行分析和估算。這些系統(tǒng)仍需改進。

8、借助車輪罩板的區(qū)域內的附加傳感器能夠分析輪胎的滾動噪音，以便利用聲學傳感器實現摩擦值估計。例如，在濕行車道情況下的滾動噪音與在干行車道情況下的滾動噪音有明顯區(qū)別。聲學傳感器還能夠與濕度傳感器結合使用。對于這些系統(tǒng)來說，還附加地需要評估單元，該評估單元根據不同的滾動噪音對行車道覆層進行鑒別，并能夠實現對摩擦值的估算。

9、借助經限定的因車輪而異的測試制動，同樣能夠獲知摩擦值。然而，這些測試制動導致制動器和輪胎的磨損，并導致短暫地提高燃料消耗和/或能量消耗。附加地，摩擦制動器無法被精確調整，并且制動壓力與制動力之間的比與多種因素有關，并且在行駛期間會發(fā)生變化。測試制動無法持久地進行，由此使得只能夠偶爾查驗行車道覆層。

10、這些用于摩擦值獲知的方法仍需要改進，這是因為行車道的摩擦值并不直接測量和/或測量不是能量中性的，并且造成制動器和輪胎的磨損提高。

11、車輛的驅動裝置可以用于對行車道的摩擦值估算。us?2007/0061061?a1公開了一種用于確定道路表面特性的方法。在此，通過使用作用到受驅動的車輪上的轉矩來引發(fā)特殊的車輛加速或車輛減速。測量受驅動的車輪和不受驅動的車輪的速度。借助這些車輪的速度來計算輪胎-道路摩擦系數和滑移率。

12、類似地，us?2010/0131165?a1公開了一種用于通過引發(fā)車輪加速/車輪減速來實時鑒別最大的輪胎-道路摩擦系數的方法。在此，以特定頻率對車橋加載特定的轉矩。其他車橋則被加載與之協(xié)調的轉矩，以便將車輛加速度或車輛減速度保持在駕駛員所期望的范圍內，并防止對駕駛員產生不利影響。

13、然而，為了確定摩擦系數，在此需要加入各種可能影響受驅動的車輪的速度的干擾參量。這將造成相對較高的信噪比。因此，必須通過相應的轉矩來產生相對較大的滑移率，以便可靠地獲知摩擦系數。然后，必須再次在其他車橋上對轉矩進行補償。

技術實現思路

1、本發(fā)明的任務是豐富現有技術，并能夠實現借助電驅動裝置可靠且有效地確定行車道摩擦值，并由此支持和改進現有的用于摩擦值識別的功能。

2、根據本發(fā)明，提供了一種用于針對能通過電驅動裝置驅動的車輛、尤其是商用車輛進行摩擦值估計的方法。該方法具有以下步驟：以轉矩運行車輛、尤其是商用車輛的布置在地面上的車輪；獲知車輪的滑移率；對車輪加載時間上預先確定的激勵轉矩，其中，以某一頻率周期性地對車輪加載激勵轉矩；獲知依賴于激勵轉矩的滑移率變化，其中，對滑移率變化的獲知在考慮頻率的情況下進行；并且借助滑移率和滑移率變化來獲知摩擦值。

3、根據本發(fā)明的方法用于估計或獲知摩擦值。行車道的摩擦值或者說摩擦系數是摩擦力與在車輛的車輪和車輪所處于的地面之間分別作用的接觸力之比。摩擦力在此是相對于車輪與地面之間的接觸面切向作用的力。接觸力是相對于接觸面法向、即垂直作用的力。

4、提出的是，借助通過電驅動裝置的轉矩激勵來執(zhí)行對行車道的摩擦值的獲知，其中，利用激勵轉矩進行的轉矩激勵能夠實現在行駛期間持久地對由于轉矩激勵所引發(fā)的滑移率變化進行評估。為此，以轉矩、即所謂的穩(wěn)態(tài)轉矩運行車輪。通過以該轉矩運行車輪而出現了滑移率。除該轉矩外，還對車輪加載周期性的激勵轉矩。激勵轉矩導致能獲知的滑移率變化，借助滑移率變化能估算行車道的摩擦值。激勵轉矩通過頻率在時間上來預先確定。

5、在此認識到，與內燃機和/或摩擦制動器相比，電驅動裝置具有較高的調節(jié)動態(tài)和對所實現的轉矩的精確掌握。這就能夠實現所提出的用于獲知行車道的摩擦值的方法。在此，借助電驅動裝置和高頻率的轉矩激勵來引發(fā)最小滑移率變化并進行評估，并因此獲知行車道的摩擦值。

6、車輛的加速、勻速行駛和/或減速所需的驅動和制動力矩在下文中被稱為“穩(wěn)態(tài)轉矩”。依賴于“穩(wěn)態(tài)轉矩”的大小和行車道的摩擦值出現了“穩(wěn)態(tài)滑移率”。該“穩(wěn)態(tài)滑移率”附加地依賴于轉向角、浮動角和輪胎的側向引導力?！胺€(wěn)態(tài)轉矩”能與激勵轉矩區(qū)分開，這是因為給激勵轉矩配屬有頻率，其中，頻率可選地是固定且保持不變?！胺€(wěn)態(tài)轉矩”在時間上可以是可變的，以便引起車輪的不同的加速和/或減速。

7、由于電驅動裝置的準確的可調節(jié)性和高動態(tài)，該電驅動裝置可以用于對行車道的摩擦值進行估算。不需要附加的傳感器來評估摩擦值，這樣就能夠實現有效且經濟的對摩擦值的獲知。利用該方法可以直接地、即非間接地“測量”輪胎在受不同力的情況下的滑移行為，并因此獲知行車道的摩擦值。

8、優(yōu)選地，周期性的激勵轉矩的頻率在0.1?hz至20?hz的范圍內、優(yōu)選在1?hz至5?hz的范圍內。因此，激勵轉矩具有有利于獲知摩擦值的頻率。在低于0.1?hz時，可能激勵出車輛的如下振動模式，該振動模式作為車輛的搖動能被感知到并且負面地影響車輛的行駛。在高于20?hz時，在獲知滑移率變化時的信噪比（signal-to-noise?ratio，snr）降低，使得無法可靠地對滑移率變化進行明確確定。

9、優(yōu)選地，在使用濾波器的情況下獲知滑移率變化。由于激勵轉矩的頻率是已知的，因此可以有針對性地憑借該頻率來評估滑移率變化，由此可以使測量噪聲和/或其他短期事件的影響最小。替選或附加地，借助對滑移率變化進行傅立葉分析來獲知滑移率變化。在此，對通過周期性的激勵轉矩而關于時間的滑移率變化進行傅立葉變換，以便獲知滑移率變化的頻譜?；坡首兓念l譜依賴于頻率。通過將濾波器應用于滑移率變化的頻譜，可以使測量噪聲和/或其他短期事件的影響最小。

10、優(yōu)選地，考慮到預先確定的具有頻率的區(qū)間地，將濾波器應用于滑移率。因此，能有針對性地將濾波器調設到該區(qū)間上來評估滑移率變化。區(qū)間被選擇成使得由于激勵轉矩所引起的滑移率變化具有在該區(qū)間內的頻率。例如，該區(qū)間為此具有激勵轉矩的頻率。

11、優(yōu)選地，以周期性的激勵轉矩并以預先確定的相移對車輛、尤其是商用車輛的多個車輪進行加載。在此認識到，對激勵進行相移在因車輪而異的驅動裝置中是有利的。尤其地，180°的相移是有利的。車輪在此可以配屬于車輛的一個或多個驅動橋。由于尤其是180°的相移，使得激勵對作用于車輛的總力矩和由此產生的車輛加速度影響很小或沒有影響。如果多個能電驅動的車橋利用每個能電驅動的車橋所分別具有的中央驅動裝置來參與對車輛的驅動，則相移可以關于車橋來進行。由此，與具有僅一個驅動車橋的中央驅動裝置相比，能在不對車輛動態(tài)產生負面影響的情況下實現更高的激勵幅度，以便簡化對滑移率變化的獲知。

12、優(yōu)選地，在使用鎖相放大器的情況下獲知滑移率變化。因此可以改善所獲知的滑移率變化的信噪比。鎖相放大器獲取作為測量信號的滑移率變化和作為具有已知頻率的參考信號的激勵轉矩作為輸入。鎖相放大器針對特定的相移獲知滑移率變化與激勵轉矩的乘積。因此可以有效且可靠地在激勵轉矩方面放大滑移率變化，以便抑制干擾頻率。

13、優(yōu)選地，該方法還具有以下步驟：借助轉矩和滑移率獲知工作點。特定的地面具有特定的在摩擦值與滑移率之間的關系。摩擦值與滑移率之間的關系能夠在能與地面相配屬的摩擦值曲線中體現。摩擦值可以通過作用到車輪上的車輛負荷與作用到車輪上的推進力之比來獲知。因此從所獲知的滑移率和摩擦值得出特定的工作點，該工作點能與一條或多條摩擦值曲線進而與地面相配屬。作用到車輪上的負荷是法向力，它由質量乘以重力系數的乘積得出。此外，還能通過觀察車輛的受驅動車輪和不受驅動的車輪來確定滑移率。

14、優(yōu)選地，該方法還具有以下步驟：依賴于滑移率來獲知摩擦值的梯度。在此認識到，能與地面相配屬的每條摩擦值曲線具有特定的在摩擦值的梯度與滑移率之間的關系，即摩擦值曲線的對于特定的滑移率的局部抬升對于地面具有表征性。如果給出了激勵轉矩，則能電驅動的車橋的滑移率以相同的頻率發(fā)生變化。借助該激勵可以獲知在摩擦值曲線的工作點處的斜率。如果轉矩激勵僅導致較小的滑移率變化，則得到摩擦值曲線的較高的梯度。

15、優(yōu)選地，該方法還具有以下步驟：借助摩擦值的梯度對與地面相對應的摩擦值曲線進行配屬。梯度或該梯度對滑移率的依賴性在此是典型的能與特定的地面相配屬的參量。替選或附加地，借助摩擦值的統(tǒng)計參量和/或滑移率的統(tǒng)計參量來對與地面相對應的摩擦值曲線進行配屬。例如，統(tǒng)計參量可以是所獲知的摩擦值的和/或滑移率的方差、標準差和/或誤差。在此已認識到，摩擦值和/或滑移率能根據地面或行車道被有所區(qū)別地良好測量，并因此經受有所區(qū)別的晃動，這些晃動能借助統(tǒng)計參量來檢測和歸類。替選或附加地有可能的是，在考慮到工作點和摩擦值曲線在工作點處的梯度的情況下借助曲線擬合對與地面相對應的摩擦值曲線進行配屬。為此，可以假設摩擦值曲線的由參數限定的函數關系，其中，用于獲知參數的數學優(yōu)化在考慮到所獲知的工作點和所獲知的梯度的情況下進行。有可能的是，以在時間上預先確定的間隔記錄多個工作點，以便在考慮到多個運行點的情況下執(zhí)行摩擦值曲線的擬合。借助所獲知的參數，可以將摩擦值曲線與地面進行配屬。

16、優(yōu)選地，該方法還具有以下步驟：借助摩擦值來獲知地面的最大摩擦值。如果滑移率由于激勵而發(fā)生相對較大的變化，則典型地幾乎達到摩擦值的最大值。借助“穩(wěn)態(tài)工作點”和所獲知的在該工作處的梯度，可以將當前的工作點配屬給表征性的摩擦值曲線。附加地，還可以借助插值法來估算行車道的最大摩擦值。

17、優(yōu)選地，激勵轉矩具有幅度，其中，幅度被選擇成使得滑移率邊界不被超過。因此，轉矩激勵的幅度有利地被選擇成，不能由駕駛員感覺到激勵和/或不對車輛穩(wěn)定產生負面影響。例如避免在具有較低摩擦值的行車道覆層（如冰面）的情況下無法獨自通過激勵轉矩來達到臨界滑移率值。附加或替選地，激勵轉矩具有幅度，其中，幅度被選擇成使轉矩與激勵轉矩之和的符號與轉矩的符號相同。換句話說，由“穩(wěn)態(tài)”轉矩和周期性的轉矩激勵所合成的轉矩不經歷符號改變。因此可以防止車輛的傳動裝置中所不期望的齒面切換。替選或附加地，激勵轉矩具有幅度，其中，幅度被選擇成考慮到車輛穩(wěn)定和/或效率。因此可以避免由電驅動裝置在低效率工作點處進行激勵，以便抑制電驅動裝置的效率降低。

18、優(yōu)選地，對滑移率的獲知和對滑移率變化的獲知通過多個車輪轉速傳感器和/或在考慮到電驅動裝置的與轉速有關的信息的情況下進行。車輛的現有的車輪轉速傳感器可以用于評估滑移率。有利地，對滑移率和滑移率變化的獲知通過布置在受驅動的車橋處的車輪轉速傳感器和布置在不受驅動的車橋處的車輪轉速傳感器來進行。在因車輪而異的驅動中，轉速信號可以是電驅動裝置的與轉速有關的信息，并且尤其是被用于合理性檢查，這是因為該信息可能具有更高的分辨率和更快的采樣率。附加或替選地，對滑移率和滑移率變化的獲知通過在可選地是車輛的不同側上的布置在受驅動的車橋處的兩個車輪轉速傳感器來進行，以便可以獲知每個車輪的不同的摩擦值。因此可以專門針對各自的車輪來考慮摩擦值和/或鑒別出“臨界的車輪”，即更接近滑移率邊界運行的車輪。

19、根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種計算機程序和/或計算機可讀介質。計算機程序和/或計算機可讀介質包括如下指令，在程序或指令通過計算機實施時，該指令促使計算機執(zhí)行根據本發(fā)明的方法和/或其步驟?？蛇x地，計算機程序和/或計算機可讀介質包括如下指令，在程序或指令通過計算機實施時，該指令促使計算機執(zhí)行被描述為有利或可選的方法步驟，以便實現與之相關的技術效果。

20、根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于車輛、尤其是商用車輛的控制器。控制器被設立成用于執(zhí)行根據本發(fā)明的方法。可選地，控制器被設立成用于執(zhí)行被描述為有利或可選的方法步驟，以便實現與之相關的技術效果。

21、根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種車輛、尤其是商用車輛，車輛具有根據本發(fā)明的控制器?？蛇x地，車輛的控制器和/或車輛被設立成用于執(zhí)行被描述為有利或可選的方法步驟，以便實現與之相關的技術效果。