CN102514615A - 一种多轴汽车多相位转向控制策略 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车领域，特别涉及一种两轴或者两轴以上的汽车的转向控制，该转向控制策略的特点：以转向圆心到汽车第一轴的距离D，即虚拟轴距离作为控制变量，在此基础上，结合左前轮的转向角度，确定出转向圆心的位置，然后确定出剩余车轮的转向角度，从而简化了转向系统控制的策略。采用该控制策略可以保证所有车轮绕同一个圆心转向，减小了汽车转向时的车轮滑移，并降低了行驶阻力。本发明可根据汽车行驶时转向的需要，利用一个转向控制开关进行转向控制，实现多模式转向的切换。

Description

一种多轴汽车多相位转向控制策略

技术领域

本发明属于汽车领域，适用于两轴或者两轴以上的汽车的转向控制。特别涉及一种利用一个控制开关来改变汽车两个或更多个车轴车轮的转向角度和方向，从而降低多模式转向操作的复杂性。特别适用于多轴车轮转向的汽车转向控制。最大程度上保证了汽车所有转向车轮在转向时绕同一个圆心转动，从而减小了汽车轮胎的滑移和磨损，降低了行驶阻力和油耗。

背景技术

目前多轴汽车在行驶时，仅能做到部分车轮转向，由此造成在转向时，轮胎产生很大的滑移和磨损，并增加了行驶阻力和油耗，为解决这一问题需要控制车轮根据需要实现全部车轮转向。全轮转向汽车在行驶时为了提高其灵活性和操纵稳定性，需要控制其前轴或后轴的部分或全部车轮的转向方向和角度，但由于涉及到多种转向模式，例如只前轮转向、只后轮转向、同相位转向、逆相位转向等，特别对整车轴数在3轴以上的多轴汽车而言，如何控制这么多车轮的转向方向和角度，并保证所有车轮绕同一个圆心行驶，是迫切需要解决的问题。

为解决上述问题，提出了以转向圆心到汽车第一轴的距离D，称为虚拟轴距离作为控制变量，在此基础上，结合左前轮的转向角度，确定出转向圆心的位置，然后确定出剩余车轮的转向角度，从而简化了转向系统控制的策略。

发明内容

本发明的目的是为解决目前汽车多模式转向工况时，各个车轮转向角度大小和方向难以根据实际需要用一个控制开关进行转向控制的问题，提出以转向圆心到汽车第一轴的距离D，即虚拟轴距离作为控制变量，控制所有车轮的转向角度和方向，从而简化多模式转向的系统控制。

本发明提出的多轴汽车多相位转向控制策略，其特征在于，在原有转向盘转向控制的基础上，另外增加一个多模式转向控制开关，通过该开关来选择转向模式。转向控制系统根据该控制开关的输入确定出虚拟轴距离D，然后根据转向盘的输入，依据汽车转向的阿克曼定理，计算出所有车轮的转向角度大小和方向，从而完成选定转向模式的实施，并保证所有车轮绕同一个圆心转向，减小了汽车转向时的车轮滑移，并降低了行驶阻力。

本发明的特点及有益效果：

本发明在汽车原有转向系统的基础上，仅增加一个转向模式选择开关，即可完成多模式转向操作，并保证所有车轮绕同一圆心行驶，降低轮胎的滑移。本发明具有以下优点：(1)转向控制系统根据转向模式控制开关的输入确定出虚拟轴距离D，然后根据转向盘的输入，确定出第一轴左前轮的转向角度，依据汽车转向的阿克曼定理，计算出所有车轮的转向角度大小和方向，从而完成选定转向模式的实施，并保证所有车轮绕同一个圆心转向，减小了汽车转向行驶时的车轮滑移，并降低了行驶阻力。(2)在低速行驶时，可通过人工选择确定转向模式，实现低速行驶时灵活的多模式转向工况，大大提高了汽车在停车场进出时的灵活性，降低了驾驶员的劳动强度；(3)在高速行驶时，根据驾驶员选择和汽车车速等信息，将转向模式锁定在仅前轮转向或同相位转向模式，从而避免了驾驶员的误操作，并降低了汽车高速行驶时转向的横摆角速度，在一定程度上避免了汽车出现甩尾现象。

附图说明

图1为本发明的多轴汽车全轮同相位转向时两侧转向轮转向角度的关系。

图2为本发明的多轴汽车全轮逆相位转向时两侧转向轮转向角度的关系

具体实施方式

本发明结合附图及实施例详细说明如下：

本发明所述多轴汽车多相位转向控制策略，如图1、2所示，

根据图1、2及阿克曼定理定理有：

${\tan \mathrm{\α}}_{\mathrm{il}}=\frac{D-\underset{j=1}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}{L}_j}{R+B/2}---\left(1\right)$

${\tan \mathrm{\α}}_{\mathrm{ir}}=\frac{D+\underset{j=1}{\overset{i-1}{\mathrm{\Σ}}}{L}_j}{R-B/2}---\left(2\right)$

式中，n——多轴汽车的轴数；

D——汽车转向中心到第1轴的距离在汽车纵向轴线上的投影距离，单位为mm。

R——汽车转向中心O到汽车纵向中心线的距离，单位为mm。

B——两主销中心线与地面交点之间的距离，单位为mm；

L_j——汽车第j轴与第j+1轴间的距离，单位为mm，j＝1，...，n-1。

α_il——第i轴左侧车轮的转向角度，单位为度，i＝1，...，n。

α_ir——第i轴右侧车轮的偏转角，单位为度，i＝1，...，n。

由图1可以看出，当

即图中D＞(L₁+L₂+L₃)时，转向中心位于所有车轴的后面，此时所有车轮转向方向相同，为同相位转向。由图2可以看出，当

时，转向中心位于第一轴和最后一轴之间，此时后面的车轴与前面车轴的车轮转向方向相反，为逆相位转向；如图2所示，此时L₁＜D＜(L₁+L₂)，1、2轴与3、4轴的车轮转向方向相反，为逆相位转向。由此可见，通过控制D的大小，可以实现转向模式的选择。特别是当D＝0时，为第一轴不转向，其它轴转向；

时，为第n轴不转向，其它轴转向；D＝+∝时，所有车轮转向方向相同，大小相等，汽车侧向行驶；R＝0时，汽车原地回转。由此可见，只需给定D和R，就可得到各车轮独立转角值，并确定汽车的转向模式。而R可以通过转向盘的输入来确定。

Claims (5)

1.一种通过确定转向圆心到汽车第一轴的距离D，即虚拟轴距离作为控制变量，在此基础上，结合左前轮的转向角度，确定出转向圆心的位置，然后确定出剩余车轮的转向角度，从而简化了转向系统控制的策略。采用该控制策略可以保证所有车轮绕同一个圆心转向，减小了汽车转向时的车轮滑移，并降低了行驶阻力。

2.如权利要求1所述的转向圆心到汽车第一轴的距离D，即虚拟轴距离，是通过一个转向控制开关来选择确定的。

3.如权利要求2所述的转向控制开关可以用来确定转向模式，例如是同相位转向还是逆相位转向。

4.如权利要求3所述的转向控制开关在汽车低速行驶时可以由驾驶员根据需要来进行选择，满足多模式转向工况的需要，特别是在进出停车场时，利用多模式的转向工况，大大提高汽车的机动灵活性。

5.如权利要求4所述的转向控制开关，其特征在于所述的转向模式选择，在汽车高速行驶时，根据车速需要自动复位为同相位转向或者仅前轴车轮转向，避免驾驶员的误操作(例如，驾驶员选为逆相位转向)导致的转向失控。

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