CN103879446A - 一种方向盘歪斜校正系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种方向盘歪斜校正系统及其控制方法，它是一种全新校正车辆方向盘歪斜的方式，它直接通过转向盘与转向管柱联接的执行装置进行校正操作，使车辆直线行驶时方向盘处于正中状态。利用整车上的传感器（包括车轮上的侧偏角传感器、管柱上的转向角传感器）实时收集信号，根据信号判断出车辆状态（当检测到车辆直线行驶，而方向盘不处于正中位置，非转向，本系统即介入），计算出方向盘控制量，并发出执行指令，让转向电机进行纠正性转向，达到维持直线行驶方向盘又处于正中的目的。

Description

一种方向盘歪斜校正系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及能够汽车转向系统，尤其涉及一种能够让转向电机进行纠正性操作，达到维持直线行驶，使方向盘处于正中状态的校正系统及其校正方法。

背景技术

汽车直线行驶过程中，若发生“跑偏”会引发多种危险，一般汽车在平直的路面上行驶100m，最大的偏差也应控制在2m以内才算正常。若超出这个指标则可能因为跑偏容易引发多种危险，后果绝对不容忽视。

方向盘歪斜或方向盘不正，是跑偏的根源问题，指的是当车辆保持在平直的道路保持直线行驶时，方向盘不位于居中的位置，而是偏向一边，方向盘不正主要是由于前束与方向盘未匹配好或前束的变化造成的，一般车辆“跑偏”都会伴随有方向盘不正问题。“跑偏”虽不是那种立马就能让车抛锚的毛病，但长期驾驶跑偏的车辆还是存在诸多隐患的。跑偏轻则造成啃胎、轮胎报废，重则引发爆胎、车辆失控等危险状况的发生。据调查，对于普通的家庭轿车而言，在150km/h下发生爆胎后生还的概率还不到20%。

汽车跑偏、方向盘歪，大部分司机就会认为是该做四轮定位了，大家常规的调整方法是四轮定位调整，如果四轮定位调整完仍不能解决问题，基本上束手无策。其实，造成跑偏的原因很多，像左右轮轴距不对称，轴偏角不合格，车架、车身车架安装点不合格，悬挂系统设计有问题，悬架部分件的受伤、变形、移位，转向系统有问题，路面倾斜、侧向风等都可能会引起跑偏，四轮定位只是其中的一个原因，总之引发跑偏的原因很多，但四轮定位就像头疼都按感冒治是一样的道理，所有的跑偏现象也绝不是仅靠做个四轮定位就能解决的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现一种避免车辆直行时方向盘不处在正中位置的方向盘歪斜校正系统和控制方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种方向盘歪斜校正系统，系统的侧偏角传感器和转向角传感器将采集的侧偏角和方向盘转向信号输送至整车ECU，所述的整车ECU输出转向信号至转向信号至转向助力电机。

所述的整车ECU同时接收车速传感器和横摆角速度传感器采集的信号。

所述的整车ECU同时接收设置在车头视频摄像头采集的地面交通标识信号。

所述的侧偏角传感器设置在在轮辋固定螺栓的间隙处。

一种方向盘歪斜校正系统的控制方法：

步骤1、系统启动；

步骤2、侧偏角传感器和转向角传感器实时将采集的侧偏角和方向盘转向信号输送至整车ECU；

步骤3、整车ECU根据信号判断，若无侧偏角，则判定为车辆直行且方向盘，系统不执行方向调整；若存在侧偏角，且存在方向盘转向信号，则判定为车辆为正常转向，系统不执行方向调整；若存在侧偏角，且无方向盘转向信号，则判断为车辆直行且方向盘不正，系统执行方向调整；

步骤4、整车ECU根据侧偏角方向，控制转向助力电机反向调整；

步骤5、直至无侧偏角信号，完成一次方向调整；

步骤6、循环步骤2-5；

步骤7、系统关闭。

所述的步骤2，整车ECU实时接收横摆角速度传感器的信号，并在步骤3中增加执行方向调整的依据，若无横摆角速度，则判定为车辆直行且方向盘，系统不执行方向调整；若存在横摆角速度，且存在方向盘转向信号，则判定为车辆为正常转向，系统不执行方向调整；若存在横摆角速度，且无方向盘转向信号，则判断为车辆直行且方向盘不正，系统执行方向调整。

所述的步骤2，整车ECU实时接收车头视频摄像头的地面交通标识信号，并在步骤3中增加执行方向调整的依据，若通过地面交通标识判断车辆未偏离直行路线，则判定为车辆直行且方向盘，系统不执行方向调整；若通过地面交通标识判断车辆已偏离直行路线，且存在方向盘转向信号，则判定为车辆为正常转向，系统不执行方向调整；若通过地面交通标识判断车辆已偏离直行路线，且无方向盘转向信号，则判断为车辆直行且方向盘不正，系统执行方向调整。

所述的步骤2，整车ECU实时接车速传感器信号，当车速介于上、下限阀值之间时，启动系统，当车速介于上、下限阀值之外时，关闭系统。

所述的系统启动和系统关闭可以分别由点火和熄火信号控制，或者由设置在中控的系统启闭开关控制，并且当系统行方向调整时发出警示。

当整车ECU通过转向角传感器采集到方向盘转向信号时，系统不执行方向调整或者停止执行方向调整。

本发明是一种全新校正车辆方向盘歪斜的方式，它直接通过转向盘与转向管柱联接的执行装置进行校正操作，使车辆直线行驶时方向盘处于正中状态。利用整车上的传感器（包括车轮上的侧偏角传感器、管柱上的转向角传感器）实时收集信号，根据信号判断出车辆状态（当检测到车辆直线行驶，而方向盘不处于正中位置，非转向，本系统即介入），计算出方向盘控制量，并发出执行指令，让转向电机进行纠正性转向，达到维持直线行驶方向盘又处于正中的目的。

附图说明

下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为方向盘歪斜校正系统框图；

图2为方向盘歪斜校正系统控制流程图；

具体实施方式

引起车辆跑偏的原因然有很多，但总体都会反映到车轮上，车轮是唯一与地面接触，使车辆行驶的零部件；当以上引起车辆跑偏的原因存在时，就会引起侧向力，当左右侧轮胎所受的侧向力不对称，无法相互抵消时，就会引起车辆跑偏；当车轮上存在侧向力时就会引起车轮的一个参数发生变化，那就是侧偏角。

汽车在行驶过程中，由于路面、侧向风、曲线行驶及车辆自身原因产生离心力的作用，车轮中心沿车轴方向产生一个侧向力F。因为车轮是有弹性的，所以，在侧向力F未达到车轮与地面间的最大摩擦力时，侧向力F使轮胎产生变形，使车轮倾斜，导致车轮行驶方向偏离预定的行驶路线。这种现象，就称为汽车轮胎的侧偏现象。汽车轮胎的中心线，在侧向力F的作用下，与车轮平面错开了一定距离，而且有一个倾斜角，这个倾斜角，就叫做汽车轮胎的侧偏角。

参见图1可知，方向盘歪斜校正系统主要包括侧偏角传感器、转向角传感器、整车ECU和转向助力电机，侧偏角传感器、转向角传感器将采集的信号输送至整车ECU，整车ECU通过信号判断是否需要调整方向，输出信号至转向助力电机执行转向工作。其中侧偏角传感器通常设置在在轮辋固定螺栓的间隙处。

此外车辆还接收车速传感器和横摆角速度传感器采集的信号，以及设置在车头视频摄像头采集的地面交通标识信号，用作辅助判断工作。

如图2所示，利用上述系统，方向盘歪斜校正系统的控制方法如下：

步骤1、系统启动；

步骤2、侧偏角传感器和转向角传感器实时将采集的侧偏角和方向盘转向信号输送至整车ECU；

步骤3、整车ECU根据信号判断，若无侧偏角，则判定为车辆直行且方向盘，系统不执行方向调整；若存在侧偏角，且存在方向盘转向信号，则判定为车辆为正常转向，系统不执行方向调整；若存在侧偏角，且无方向盘转向信号，则判断为车辆直行且方向盘不正，系统执行方向调整；

步骤4、整车ECU根据侧偏角方向，控制转向助力电机反向调整；

步骤5、直至无侧偏角信号，完成一次方向调整；

步骤6、循环步骤2-5；

步骤7、系统关闭。

为提高系统稳定性和可靠性，上述步骤2中，整车ECU实时接收横摆角速度传感器的信号，并在步骤3中增加执行方向调整的依据，若无横摆角速度，则判定为车辆直行且方向盘，系统不执行方向调整；若存在横摆角速度，且存在方向盘转向信号，则判定为车辆为正常转向，系统不执行方向调整；若存在横摆角速度，且无方向盘转向信号，则判断为车辆直行且方向盘不正，系统执行方向调整。

还可以通过车头视频摄像头辅助判断，即步骤2中，整车ECU实时接收车头视频摄像头的地面交通标识信号，并在步骤3中增加执行方向调整的依据，若通过地面交通标识判断车辆未偏离直行路线，则判定为车辆直行且方向盘，系统不执行方向调整；若通过地面交通标识判断车辆已偏离直行路线，且存在方向盘转向信号，则判定为车辆为正常转向，系统不执行方向调整；若通过地面交通标识判断车辆已偏离直行路线，且无方向盘转向信号，则判断为车辆直行且方向盘不正，系统执行方向调整。

作为系统的启闭条件系统启动和系统关闭可以分别由点火和熄火信号控制，或者由设置在中控的系统启闭开关控制，同时整车ECU实时接车速传感器信号，当车速介于上、下限阀值之间时（上、下限阀值可以根据需要预设，利用30-80公里/小时），启动系统，当车速介于上、下限阀值之外时，关闭系统。低速时通常不需要介入，而在高速时，系统介入可能会存在误判的风险，则利用速度来合理控制系统启闭。

同时当步骤3中系统行方向调整时发出警示，用以提醒驾驶员注意，提高行驶安全系统。当整车ECU通过转向角传感器采集到方向盘转向信号时，系统不执行方向调整或者停止执行方向调整。即人为介入时，系统不工作，这样可以避免系统误判而造成的危险。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种方向盘歪斜校正系统，其特征在于：系统的侧偏角传感器和转向角传感器将采集的侧偏角和方向盘转向信号输送至整车ECU，所述的整车ECU输出转向信号至转向信号至转向助力电机。

2.根据权利要求1所述的方向盘歪斜校正系统，其特征在于：所述的整车ECU同时接收车速传感器和横摆角速度传感器采集的信号。

3.根据权利要求1或2所述的方向盘歪斜校正系统，其特征在于：所述的整车ECU同时接收设置在车头视频摄像头采集的地面交通标识信号。

4.根据权利要3所述的方向盘歪斜校正系统，其特征在于：所述的侧偏角传感器设置在在轮辋固定螺栓的间隙处。

5.一种方向盘歪斜校正系统的控制方法，其特征在于：

步骤1、系统启动；

步骤2、侧偏角传感器和转向角传感器实时将采集的侧偏角和方向盘转向信号输送至整车ECU；

步骤3、整车ECU根据信号判断，若无侧偏角，则判定为车辆直行且方向盘，系统不执行方向调整；若存在侧偏角，且存在方向盘转向信号，则判定为车辆为正常转向，系统不执行方向调整；若存在侧偏角，且无方向盘转向信号，则判断为车辆直行且方向盘不正，系统执行方向调整；

步骤4、整车ECU根据侧偏角方向，控制转向助力电机反向调整；

步骤5、直至无侧偏角信号，完成一次方向调整；

步骤6、循环步骤2-5；

步骤7、系统关闭。

6.根据权利要求5所述的方向盘歪斜校正系统的控制方法，其特征在于：所述的步骤2，整车ECU实时接收横摆角速度传感器的信号，并在步骤3中增加执行方向调整的依据，若无横摆角速度，则判定为车辆直行且方向盘，系统不执行方向调整；若存在横摆角速度，且存在方向盘转向信号，则判定为车辆为正常转向，系统不执行方向调整；若存在横摆角速度，且无方向盘转向信号，则判断为车辆直行且方向盘不正，系统执行方向调整。

7.根据权利要求5或6所述的方向盘歪斜校正系统的控制方法，其特征在于：所述的步骤2，整车ECU实时接收车头视频摄像头的地面交通标识信号，并在步骤3中增加执行方向调整的依据，若通过地面交通标识判断车辆未偏离直行路线，则判定为车辆直行且方向盘，系统不执行方向调整；若通过地面交通标识判断车辆已偏离直行路线，且存在方向盘转向信号，则判定为车辆为正常转向，系统不执行方向调整；若通过地面交通标识判断车辆已偏离直行路线，且无方向盘转向信号，则判断为车辆直行且方向盘不正，系统执行方向调整。

8.根据权利要求7所述的方向盘歪斜校正系统的控制方法，其特征在于：所述的步骤2，整车ECU实时接车速传感器信号，当车速介于上、下限阀值之间时，启动系统，当车速介于上、下限阀值之外时，关闭系统。

9.根据权利要求7所述的方向盘歪斜校正系统的控制方法，其特征在于：所述的系统启动和系统关闭可以分别由点火和熄火信号控制，或者由设置在中控的系统启闭开关控制，并且当系统行方向调整时发出警示。

10.根据权利要求8或9所述的方向盘歪斜校正系统的控制方法，其特征在于：当整车ECU通过转向角传感器采集到方向盘转向信号时，系统不执行方向调整或者停止执行方向调整。

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