具体实施方式

移动中的车辆的制动利用车辆的轮胎与路面之间的摩擦力来使车辆减速。对制动的优化可以通过增大存在于车辆的轮胎与车辆所行驶的路面之间的摩擦力的大小来实现。有时也称为牵引力的摩擦力的大小是摩擦系数(μ)乘以作用在车轮上的法向载荷(N)的乘积。摩擦系数本身可以取决于多种因素、包括对应的车轮的滑移率，滑移率又可以取决于施加至车轮的法向力。

当给定车轮的滑移率相对较低(例如，大体低于临界滑移率)时，车轮可以与车辆的向前运动基本上同步旋转，并且对应轮胎与路面之间的摩擦力主要由于轮胎的滚动阻力而可以具有相对较低的大小。随着车轮的滑移率增大，摩擦力的大小也可能增大并且在临界滑移率处达到最大值。当滑移增大到超过临界滑移率时，车辆的车轮可能抱死，从而导致当被抱死的车轮在路面上滑移时摩擦力的大小减小。因此，在一些实施方式中，为了使制动时间和/或距离最小化，可以将每个车轮的滑移率控制成保持接近但优选地低于临界水平，从而使摩擦(即减速)力最大化。

车轮本身的滑移率取决于多种因素，这些因素包括例如施加至车轮的制动力以及施加至车轮的法向力。例如，许多车辆采用防抱死制动系统，该防抱死制动系统设计成通过脉冲发生的制动力将滑移保持在接近临界水平处，以防止在制动事件期间车轮的过度滑移(或抱死)。

发明人已经认识到，在具有主动悬架系统的车辆中，在一些实施方式中，通过控制作用在车辆的一个或更多个车轮上的法向载荷的大小，可以在制动事件期间以可控制的方式改变车轮的滑移率。这种对作用在车轮上的法向载荷的控制可以单独使用或者与常规的防抱死制动系统结合使用，以实现改进制动距离和/或时间。在示例性使用的情况下，可以在制动事件期间监测车辆的每个车轮的滑移率，并且可以基于每个车轮的滑移率来控制主动悬架系统。例如，如果确定给定车轮正在经历深度滑移(即滑移率超过给定阈值)，则可以致动主动悬架系统以增大作用在给定车轮上的法向载荷(例如，主动悬架系统的致动器可以伸出，从而至少在特定车轮上施加向下的力)。通过增大作用在给定车轮上的法向载荷，可以将车轮的滑移率减小，以便使车轮接近临界滑移率。另外，主动悬架系统可以用于减少制动事件期间由一个或更多个车轮所承受的法向载荷中的变化，这能够有助于增大轮胎的接触垫片处的可用牵引力。此外，增大作用在给定车轮上的法向载荷可以增大对应轮胎与路面之间的摩擦力的大小。具体地，通过控制每个车轮之间的法向载荷的分布，可以控制每个对应轮胎与路面之间的摩擦力或减速力。

另外，由于车辆动力学，车辆的快速制动会导致车身的竖向运动(例如，倾斜或倾斜振动)，进而可能影响车辆的每个车轮处的法向载荷的分布。在某些实施方式中，除了响应所测量的每个车轮的滑移率之外，主动悬架系统还可以基于观测到的车身的竖向运动来进行控制。例如，可以将加速度计放置在车身的每个角部的附近处，以测量车身的竖向运动，并且主动悬架系统可以基于所测量的运动来进行控制。替代性地，可以不使用位于每个角部附近的加速度计，而是使用位于车身的两个或三个角部处或者车身的前部或后部附近处的加速度计来确定车身的运动。替代性地或附加地，车身或每个角部的竖向运动可以基于车辆操纵或命令、例如制动和/或转向命令来预测。例如，传感器可以测量制动踏板的位置。在一些实施方式中，当观测到制动踏板的位置上的快速变化或当观测到制动压力的增大时，可以预测的是车辆可能快速减速并且可以预期对应的倾斜运动。在一些实施方式中，对主动悬架系统的控制、和在一个或更多个车轮处的竖向力因此能够是基于在车辆的每个车轮处所测量的滑移率、和所观察或预期的车身的竖向运动的。

现在转至附图，现在详细描述各种车辆、悬架系统以及悬架系统部件的几个非限制性实施方式。应当理解的是，相对于这些实施方式描述的各种系统、部件、特征以及方法可以或者单独地使用和/或者以任何适当的组合使用，因为本公开不限于仅在本文中描述的具体实施方式。

图1图示了具有四个车轮103a至103d的示例性车辆，每个车轮与车辆的相应角部相关联(例如，左前103a、左后103b、右前103c和右后103d)。每个车轮还可以包括接触路面的轮胎。车辆还包括车身105。车身105可以经由悬架系统联接至车辆的车轮103a至103d，该悬架系统包括弹簧107a至107d(例如，螺旋弹簧、空气弹簧)和插入在车辆的每个车轮与车身的对应角部之间的力产生装置109a至109d。在图示的实施方式中，每个弹簧被示出为相对于其对应的力产生装置以同轴的方式布置。然而，应理解的是可以使用任何适当的布置。车身的重量可以导致法向力施加在四个车轮中的每个车轮上。当车辆静止时，在每个对应车轮处的每个法向力的相对大小可以由车辆的重量分布确定。当车辆正在经历诸如制动、加速或转向之类的各种操作时，车辆动力学可以导致车身的竖向(即平面外)运动(例如倾斜、翻滚、起伏)和一个或更多个车轮的法向载荷的分布的对应变化。例如，当车辆发生快速制动时，车辆的左前角部和右前角部可以下降(从而压缩对应的悬架弹簧)，而车辆的左后角部和右后角部可以升高(从而延伸对应的悬架弹簧)。在这种情况下，施加在前部两个车轮上的法向力可以增大(即前部车轮可以被“加载荷”)，而施加在后部两个车轮上的法向力可以减小(即后部车轮可以被“卸载荷”)。在被动或半主动悬架系统中，力产生装置可以是如本领域中已知的被动或半主动阻尼器，该被动或半主动阻尼器构造成例如通过增大阻尼来抵抗车身的竖向运动。

在主动悬架系统中，每个力产生装置109a至109d可以是致动器。可以使用如本领域已知的各种类型的致动器，包括但不限于可以使用液压致动器、电磁致动器、机械致动器和/或电动液压致动器。在第一操作模式中，致动器可以构造成抵抗在制动、加速或转向操作期间发生的车身的竖向运动(即，致动器的功能类似于被动或半主动悬架系统的阻尼器)。另外，在第二操作模式中，致动器可以独立于施加在车身上的动态力而主动地伸出或压缩。致动器的主动伸出或压缩可以由例如致动器控制器和/或可以包括一个或更多个微处理器的中央控制器来主动地控制。

发明人已经认识到，主动悬架系统可以用于控制一个或更多个车轮处的法向载荷的大小和/或时间相关性，以便优化每个车轮处的可用牵引力。例如，主动悬架系统的一个致动器的伸出可以导致车身的相关联的角部的向上加速和相关联的车轮上的对应向下力，从而至少暂时地增大作用在车轮上的法向载荷。附加地或替代性地，根据车身的重心，可以例如通过扭转操作静态地改变车辆的各个车轮中的重量分布，使得一个或更多个车轮上的载荷可以增大或减小。

在车辆运行期间，车辆的车轮可以随着车辆向前移动而旋转。为了使车辆制动(即，有意地使车辆减速)，可以将制动力施加至车辆的一个或更多个车轮以便阻碍这些车轮的旋转。例如，在大多数常规车辆中，不旋转的制动垫可以压在旋转中的制动盘上，从而在垫与盘之间产生阻碍车轮的旋转的摩擦。替代性地或附加地，各种再生制动系统也是已知的。在示例性再生制动系统中，车辆的车轮可以驱动发电机，并且由发电机的旋转产生的反电动势可以阻碍车轮的旋转。

在任何情况下，施加至车轮的制动力可以阻碍车轮的自由旋转，从而导致车轮处于滑移的状态。车轮所经历的滑移程度可以被称为车轮的“滑移率”——当滑移率为零时，车轮可以被认为是自由地旋转。当滑移率为100时，车轮可以被认为是“完全抱死”成使得车轮的任何旋转被阻止(即，当车身移动时，完全抱死的车轮基本上沿着路面滑移而不旋转)。

每个车轮通常包括借助于接触垫片与路面接触的轮胎。如图2中所示的，给定轮胎与路面之间的摩擦系数可以随着对应车轮的滑移率的函数而变化。图2图示了y轴上轮胎与路面之间的摩擦系数(用μ表示)，该摩擦系数作为在x轴上的相关联的车轮的滑移率的函数。当没有滑移时，滑移率可以说成是零，并且摩擦系数大致等于轮胎的滚动摩擦系数(可以接近零滑移状态，但由于诸如轮胎迟滞特性的因素通常不能完全达到零滑移状态)。如本文中所使用的短语“大致相等”被理解成是指在值的+/-10％以内。随着制动力增大，滑移率可以增大直到达到临界滑移率201。临界滑移率被理解为是指对应轮胎与路面之间的摩擦系数处于最大值时的车轮的滑移率，并且临界滑移率可以取决于包括路面和轮胎特性在内的许多因素。使滑移率进一步增大超过临界滑移率201导致摩擦系数的减小和可用牵引力的相应减小，这是因为车轮可能开始进入深度滑移状态。应理解的是，图2中描绘的曲线图是单个车轮的示例，并且实际行为可能会基于包括路面类型、轮胎特性、车辆负载等的各种条件而有所不同。

发明人已经认识到，为了优化制动时间和/或距离(即，使车辆完全停止所需的时间和/或使车辆完全停止所需的距离)，可能期望在制动事件期间对一个或更多个车轮的滑移率进行控制。如本文中所使用的短语“制动事件”应理解为是指车辆的制动系统通过例如踩下制动踏板或以其他方式向车辆的一个或更多个车轮施加制动力而被启用的事件。给定车轮的滑移率也可以是制动事件期间作用在该给定车轮上的法向载荷的函数。发明人已经认识到，可以通过使用车辆的主动悬架系统来控制制动事件期间的滑移率，以调节作用在一个或更多个车轮上的法向载荷。类似地，加速事件也可能增大车轮将发生深度滑移的可能性，并且加速时间和/或距离(即，将车辆加速至给定速度所需的时间和/或将车辆加速至给定速度所需的距离)可以通过控制每个车轮在加速事件期间的滑移率来优化，以便在快速加速期间增大车辆的轮胎与路面之间的牵引力。如本文中所使用的短语“加速事件”应被理解为是指使用车辆的推进系统而使车辆在向前方向上提高速度的事件。

在示例性实施方式中，车辆的每个车轮的滑移率可以在制动事件和/或加速事件期间进行监测。如本领域的普通技术人员将认识到的，如果存在纯滚动运动，滑移率通常是指观测到的车轮角速度与基于车辆速度的预期角速度之间的差。滑移率可以表示为比率或百分比。在SAE J670中给出了滑移率的示例性定义，但本领域技术人员将认识到存在其他定义并且本公开不限于此。监测车轮的滑移率的各种方法在本领域中是已知的。在一个示例性方法中，给定车轮的滑移率可以通过从下述各者收集信息来确定(a)车轮速度传感器，该车轮速度传感器配置成确定给定车轮的角速度，以及；(b)车辆速度传感器，该车辆速度传感器配置成确定车辆的运行速度。基于几何考虑(例如，车轮的滚动半径)，给定时间下的车轮的滑移率可以根据本领域已知的方法来确定。应当理解的是，存在用于计算滑移率的其他方法，因为本公开不限于此。

在示例性实施方式中，当观测到的车轮的滑移率超过阈值时，与车轮相关联的主动悬架的致动器可以伸出以调节车轮处的法向力。在某些实施方式中，阈值可以大致等于临界滑移率。在其他实施方式中，阈值可以超过临界滑移率。应当理解的是，阈值滑移可以具有介于0与100之间的任何合适的值，因为本公开不限于此。致动器的伸出可以导致向上的力被施加至车身的对应角部并且相关联的向下的力施加至对应的车轮，从而至少暂时增大了施加到车轮上的法向载荷。随着施加到车轮上的法向载荷的增大，车轮的滑移率方面可能出现减小(例如，从而使车轮的滑移率更接近临界滑移率)。因此，通过至少部分地基于观测到的车辆的相应车轮的滑移率来控制主动悬架系统的每个致动器，能够控制一个或更多个车轮的滑移率，使得可以优化制动距离和/或时间。

图3图示了至少部分地基于车辆的车轮的滑移率来控制车辆的主动悬架系统的致动器的示例性方法的流程图。在某些实施方式中，控制器301接收对应于车辆速度和车轮的旋转速度的输入。控制器301可以包括微处理器(例如，通用处理器或专用集成电路)。在第一步骤303中，可以例如基于车辆速度和车轮的旋转速度来确定车辆的车轮的近似滑移率。在第二步骤305中，控制器可以至少部分地基于所确定的滑移率来确定命令力。命令力可以另外基于其他参数来确定，该参数包括例如任何所测量的车身的竖向运动。在随后的步骤307中，然后可以将命令力输出至主动悬架系统的致动器。致动器可以布置成在车轮上施加力，并且对应的致动器可以响应于接收到的命令将命令力施加至车轮。在某些实施方式中，如本领域中对于线性致动器已知的，力可以通过伸出或收缩致动器的长度来施加。

图4图示了至少部分地基于车辆的车轮的滑移率来控制主动悬架系统的致动器的第二示例性方法。在图示的方法中，控制器301接收来自第一组一个或更多个传感器403的输入。在某些实施方式中，第一组一个或更多个传感器403可以包括：车轮速度传感器，该车轮速度传感器配置成确定车辆的车轮的角速度；以及车辆速度传感器，该车辆速度传感器配置成确定车辆的运行速度。在某些实施方式中，如本领域已知的，车辆速度传感器可以基于来自一个或更多个单独传感器的数据，所述一个或更多个单独传感器包括例如定位系统(例如，全球定位系统)、惯性测量装置以及一个或更多个车轮速度传感器。基于来自第一组一个或更多个传感器的输入，可以估算给定时间下的车辆的车轮的近似滑移率。在某些实施方式中，控制器可以至少部分地基于所确定的滑移率乘以滑移增益的乘积来确定命令力。在某些控制器配置中，更高的增益的值表示系统对于潜在的状态变化的响应得更快和/或更积极，而更低的增益的值表示系统对潜在的状态变化的响应得更慢和/或更不积极。即，滑移增益的值可以表示主动悬架系统对观测到的车辆的车轮的滑移率中的变化的灵敏度。发明人已经认识到，可能期望将主动悬架系统控制成使得：在与车轮发生深度滑移的可能性增大的相关联的情况下，主动悬架系统可以被调整成对观测到的滑移率中的变化更加灵敏。在某些实施方式中，控制器可以基于车辆的一个或更多个车轮经受深度滑移或抱死状态的可能性而动态地改变滑移增益。例如，当命令车辆的快速制动或快速加速时，车轮中的一个车轮经受深度滑移状态(例如，由于抱死或烧坏)的可能性增大，并且——响应于这种可能性的增大——控制系统的滑差增益可以增大。

因此，在某些实施方式中，控制器301可以接收来自第二组一个或更多个传感器405的输入。在某些实施方式中，第二组传感器405可以监控对应于快速制动或快速加速操作的一个或更多个车辆参数。在各种实施方式中，这些一个或更多个车辆参数可以包括：主制动缸的压力；制动系统中的其他压力或制动系统的其他压力的变化率；加速踏板的位置或加速踏板的位置的变化率；和/或制动踏板的位置或制动踏板的位置的变化率。在这些实施方式中，控制器301可以接收来自第二组一个或更多个传感器405的输入，其中，该组一个或更多个传感器包括下述各者中的至少一者、至少两者或三者：压力传感器，该压力传感器配置成检测主制动缸的压力或制动系统中的其他压力；配置成检测加速踏板的位置或加速踏板的变化的传感器，以及配置成检测油门踏板的位置或油门踏板的变化的传感器。控制器301然后可以至少部分地基于来自该组传感器的输入来确定滑移增益的值。以此方式，控制器可以基于该组一个或更多个车辆参数动态地改变滑移增益的值。在某些实施方式中，控制器可以具有访问查找表的权限，该查找表将滑移增益的多个值指定为该组一个或更多个车辆参数的函数。在某些实施方式中，查找表可以存储在能够被控制器访问的计算机可读存储器(例如，非暂时性计算机可读存储器)中。在某些实施方式中，所估算的滑移率可以乘以经确定的滑移增益以便确定输出至致动器的命令力。

在某些实施方式中，控制器可以接收来自多个车轮速度传感器(例如，来自四个车轮速度传感器)的输入，其中，每个车轮速度传感器配置成确定车辆的不同车轮的角速度。在这些实施方式中，控制器可以确定车辆的每个车轮的近似滑移率，并且至少部分地基于这些近似滑移率可以确定多个命令力，其中，每个命令力与主动悬架系统的一个致动器相关联。在各种实施方式中，如本领域普通技术人员将认识到的，在本文中归属于单个控制器的功能可以分布在多个控制器中。

图5图示了至少部分地基于车辆的车轮的滑移率来控制主动悬架系统的致动器的另一示例性方法。在图示的实施方式中，在第一步骤503中，如本领域已知的(例如，基于车辆速度和车轮的旋转速度)估算车轮的滑移率。在某些实施方式中，在随后的步骤505中，可以将估算出的滑移率与阈值滑移率进行比较。在各种实施方式中，阈值滑移率可以大致等于临界滑移率，或者阈值滑移率可以超过临界滑移率。在某些实施方式中，在步骤507中，当确定观测到车辆的至少一个车轮的滑移率超过阈值滑移率时，控制器可以命令对应的致动器以施加命令力，该命令力导致在步骤507中向车轮施加的法向载荷增大。在某些实施方式中，命令力可以通过以适当的速率伸出一段长度的致动器来施加。通过增大法向载荷，可以减小车轮的滑移率，使得该滑移率接近临界滑移率，从而增大车轮处的可用牵引力。

在制动事件期间，由于本领域中理解的车辆动力学，车身可以向前倾斜。可能期望使用主动悬架系统的一个或更多个致动器来阻碍、减轻或消除这种倾斜运动和/或减轻在制动事件期间车身的任何振动倾斜运动。图6图示了主动悬架控制的实施方式，其中，命令力至少部分地基于下述两者：(i)测得的车轮的滑移率(如上所述)，以及(ii)观测到的车身的相关联的角部相对于车轮的竖向运动，该竖向运动在本文中被称为或者颠簸或者回弹。图示的图6的实施方式与图4的实施方式类似，类似处在于第一组一个或更多个传感器403可以用于估算车辆的车轮的滑移率，并且第二组一个或更多个传感器405可以用于确定最佳滑移增益。另外，在某些实施方式中，控制器301可以接收来自一组一个或更多个运动传感器603的输入。该组一个或更多个运动传感器603可以包括加速度计和/或悬架位置传感器，该悬架位置传感器配置成测量与车轮相关联的车身的角部的颠簸或回弹。基于来自该组运动传感器603的输入，控制器可以确定车身的角部正在经受的颠簸或回弹的幅度。在某些实施方式中，来自该组一个或更多个运动传感器的输入和/或所确定的作为时间函数的颠簸或回弹的幅度可以被滤波(例如，低通滤波或带通滤波)，以便例如从信号中去除噪声和/或漂移。在某些实施方式中，输出至致动器的命令力可以至少部分地基于观测到的车轮的滑移率和基于观测到的车身的相关联的角部的相对竖向运动(例如，颠簸/回弹)两者。特别地，在某些实施方式中，命令力可以至少部分地基于滑移率乘以滑移增益的乘积和基于颠簸或回弹幅度乘以颠簸或回弹增益的乘积两者。应理解的是，在各种实施方式中，除了本文中所描述的那些参数之外，命令力还可以基于其他参数(例如车辆负载、运行速度、路面特性、驾驶模式、操作员输入、车辆乘员输入等)。

类似于前面对滑移增益的讨论，颠簸或回弹增益的值可以表示主动悬架系统对于观测到的车身的角部的运动的灵敏度。例如，更大的颠簸增益的值可以意味着主动悬架系统将比使用较小的颠簸/回弹增益的值的情况下更快和/或更积极地响应观测到的颠簸/回弹。发明人已经认识到，可能期望将主动悬架系统控制成：使得在车辆的角部很可能发生颠簸或回弹的情况下，主动悬架系统被调整成对这种颠簸或回弹更加灵敏。因此，在某些实施方式中，控制器可以动态地改变颠簸或回弹增益，该颠簸或回弹增益作为车身的一个或更多个角部经受大于阈值的颠簸或回弹的可能性的函数。例如，当命令车辆快速制动或快速加速时，车辆的一个或更多个角部经受颠簸或回弹的可能性增大，并且响应于可能性的增大，可能期望增大由主动悬架系统的控制系统所使用的颠簸或回弹增益。

因此，在某些实施方式中，控制器301可以接收来自第二组一个或更多个传感器405的输入。在某些实施方式中，第二组传感器405可以监控对应于快速制动或快速加速操作的一个或更多个车辆参数。在各种实施方式中，这些一个或更多个车辆参数可以包括：主制动缸的压力或主制动缸的压力的变化率、加速踏板的位置或加速踏板的位置的变化率、和/或制动踏板的位置或制动踏板的位置的变化率。在这些实施方式中，控制器可以接收来自一组一个或更多个传感器的输入，其中，该组一个或更多个传感器包括下述各者中的至少一者、至少两者或三者：压力传感器，该压力传感器配置成检测主制动缸的压力、主制动缸的压力的变化以及主制动缸的压力的变化率；配置成检测加速踏板的位置、加速踏板的位置的变化或加速踏板的位置的变化率的传感器；以及配置成检测油门踏板的位置、油门踏板的位置的变化或油门踏板的位置的变化率的传感器。控制器然后可以至少部分地基于来自该组运动传感器的输入来确定颠簸或回弹增益的值。以此方式，控制器可以基于一个或更多个车辆参数动态地改变颠簸或回弹增益的值。在某些实施方式中，控制器可以具有访问查找表的权限，该查找表将颠簸或回弹增益的多个值指定为该组一个或更多个车辆参数的函数。在某些实施方式中，查找表可以存储在能够被控制器访问的计算机可读存储器(例如，非暂时性计算机可读存储器)中。在某些实施方式中，可以将观测到的颠簸/回弹幅度乘以确定的颠簸/回弹增益的乘积与车轮的估算滑移率乘以确定的滑移增益的乘积相加，以便确定输出至致动器605的命令力。

在各种实施方式中，如由本领域的普通技术人员将认识到的，在本文中归属于单个控制器的功能可以分布在多个控制器中。例如，在某些实施方式中，可以使用多个控制器，其中，每个控制器与车身的不同角部、主动悬架系统的不同致动器和/或车辆的不同车轮相关联。在这些实施方式中，每个控制器可以接收来自单个相关联的车轮速度传感器和本体加速度计的输入，并且每个控制器可以确定与主动悬架系统的一个致动器相关联的单个命令力。替代性地，可以使用中央控制器，并且该中央控制器可以接收来自多个加速度计(例如，每个加速度计与车身的一个角部相关联)和多个车轮速度传感器(例如，每个车轮速度传感器与车身的一个车轮相关联)的信号。中央控制器然后可以确定多个命令力，每个命令力与主动悬架系统的一个致动器相关联，并且该中央控制器可以命令每个致动器以施加相应的命令力。替代性地，车轮的滑移率和/或其他车辆参数可以由在多个车辆系统(例如，ABS、稳定性控制等)之间共享的车辆控制器确定并且可以传送至特定于主动悬架系统的第二控制器。