CN103909969B - 智能转向控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能转向控制装置及其控制方法，包括：助力控制件、检测器以及控制器。助力控制件控制输出至助力油腔的液压油压力的大小，实现转向助力的控制。检测器检测车轮的行驶状态，包括扭矩传感器、压力传感器和速度传感器。扭矩传感器检测当前车辆的转向扭矩，并形成与车辆转向扭矩相对应的扭矩信号。压力传感器检测当前助力控制件的输出压力，并形成与助力控制件的输出压力相对应的压力信号。速度传感器检测当前车辆的行驶速度，并形成与行驶速度相对应的速度信号。控制器根据扭矩信号控制助力控制件的开关状态；并根据扭矩信号、压力信号以及速度信号控制助力控制件的开度大小，使得车辆的转向扭矩、助力控制件的输出压力以及车辆行驶速度符合预设参数。

Description

智能转向控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及车辆控制领域，且特别涉及一种智能转向控制装置及其控制方法。

背景技术

载重较大的车辆，前轴负荷较大，单纯的靠人力带动方向盘转向，驾驶明显吃力。因此，客车和货车上普遍加装了转向器。转向器在驾驶员转向方向盘时，可提供转向助力减轻驾驶员的驾驶强度。

车辆上用的转向器，其动力靠安装在发动机上的叶片泵提供，其顶部设计有转向控制阀，在方向盘左右打方向时，转向控制阀分别向转向器的助力油腔提供不同的油量，实现转向助力的提供。传统的转向控制，转向控制阀内设置有一刚度恰当且连接方向盘的扭杆。转向控制阀的开度是方向盘通过扭杆来控制的。驾驶员转方向盘的手力增加，扭杆的扭矩增加，转向控制阀的输出压力增加，相应的转向助力也增加，两者的关系如图1所示。这种仅仅依靠方向盘转向来实现转向助力的控制对驾驶员施加在方向盘上的手力依赖性很大。且不同车辆行驶速度其转向所需的转向扭矩是不同的。尤其是当车辆高速行驶时，若驾驶员转动方向盘的手力增加使得转向助力过大，车辆将出现转向发飘的现象，这是相当危险的。

此外，现有的转向控制阀，没有限位装置，驾驶员可以无限制的将转向器打方向到最大转角，而当车辆转向角度过大时，输出至转向器的过大助力将会损坏车辆前桥。

发明内容

鉴于上述现有技术中转向助力的控制人为因素影响大，控制精度低危险性高的问题，提供一种智能转向控制装置及其控制方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种智能转向控制装置，包括：助力控制件、检测器以及控制器。助力控制件控制输出至助力油腔的液压油压力的大小，实现转向助力的控制。检测器检测车轮的行驶状态，包括扭矩传感器、压力传感器和速度传感器。扭矩传感器检测当前车辆的转向扭矩，并形成与车辆转向扭矩相对应的扭矩信号。压力传感器检测当前助力控制件的输出压力，并形成与助力控制件的输出压力相对应的压力信号。速度传感器检测当前车辆的行驶速度，并形成与车辆行驶速度相对应的速度信号。控制器分别电性连接扭矩传感器、压力传感器、速度传感器以及助力控制件。控制器根据扭矩信号开启助力控制件；并根据压力信号和速度信号控制助力控制件的开度大小，使得车辆的转向扭矩、助力控制件的输出压力以及车辆行驶速度符合预设参数。

于本发明一实施例中，智能转向控制装置还包括角度传感器，检测当前车辆的转向角度，形成与转向角度相对应的角度信号，并将角度信号提供给控制器。控制器将该角度信号与期望值进行比较，当角度信号达到期望值，控制器减小助力控制件的开度大小，使得助力控制件的输出压力符合期望值。

于本发明一实施例中，角度传感器设置于车辆前桥。

于本发明一实施例中，助力控制件包括换向阀和阀门开启器，换向阀为转阀式、滑动式或平面式中的任一种。

于本发明一实施例中，换向阀为H型三位四通阀。

于本发明一实施例中，扭矩传感器设置于方向盘、转向器或方向盘与转向器的连接件中的任一种。

于本发明一实施例中，压力传感器设置于助力控制件。

于本发明一实施例中，速度传感器设置于车辆的驱动轮。

与上述智能转向控制装置相对应的，本发明还提供一种智能转向控制方法，包括：车辆行驶状态检测和车辆行驶状态控制。车辆行驶状态检测包括：检测当前车辆的转向扭矩，并形成与车辆转向扭矩相对应的扭矩信号。检测当前助力控制件的输出压力和车辆行驶速度，形成与助力控制件的输出压力和车辆行驶速度相对应的压力信号和速度信号。车辆行驶状态控制包括：根据扭矩信号开启助力控制件。根据压力信号和速度信号控制助力控制件的开度大小，使得车辆的转向扭矩、助力控制件的输出压力以及车辆行驶速度符合预设参数。

于本发明一实施例中，行驶状态检测还包括车辆转向角度检测，并形成与转向角度相对应的角度信号。相应的，行驶状态控制还包括：当角度信号达到期望值，减小助力控制件的开度大小，使得助力控制件的输出压力符合期望值。

综上所述，本发明通过扭矩传感器实时检测车辆的转向情况，控制器接收扭矩传感器提供的扭矩信号，并根据该检测信号来开启助力控制件。当车辆处于转向状态时，压力传感器实时检测助力控制件的输出压力并形成压力信号，而速度传感器实时检测当前车辆的行驶速度并形成速度信号。控制器根据扭矩信号、速度信号以及压力信号控制助力控制件的开度大小，使得三者的关系符合预设参数。防止汽车在高速转向时由于驾驶员施加在方向盘上的力过大而使得转向助力过大，最终出现发飘的现象。

此外，本发明提供的智能转向控制器还设置有角度传感器，角度传感器实时检测车辆的转向角度，并形成角度信号。而控制器判断该角度信号是否达到期望值，若是，控制器输出控制信号，减小助力控制件的开度大小，防止出现因驾驶员过度将转向器打到极限位置而使得转向助力过大，最终损坏车辆前桥的现象。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1所示为现有的转向控制阀中输入力矩和输出压力的关系曲线图。

图2所示为本发明例提供的智能转向控制装置的原理框图。

图3所示为本发明提供的智能转向控制装置的转向扭矩、车辆行驶速度、助力控制件的输出压力三者的关系图。

图4所示为本发明提供的智能转向控制装置的中车辆转向角度与助力控制件的输出压力的关系曲线图。

图5所示为本发明实施例一提供的智能转向控制方法的流程图。

图6所示为本发明实施例二提供的智能转向控制方法的流程图。

具体实施方式

实施例一

图1所示为现有的转向控制阀中输入力矩和输出压力的关系曲线图。图2所示为本发明提供的智能转向控制装置的原理框图。图3所示为本发明提供的智能转向控制装置的转向扭矩、车辆行驶速度、助力控制件的输出压力三者的关系图。图4所示为本发明提供的智能转向控制装置的中车辆转向角度与助力控制件的输出压力的关系曲线图。图5所示为本发明实施例一提供的智能转向控制方法的流程图。请一并参阅图1至图5。

本实施例提供的智能转向控制装置，包括：助力控制件1、检测器2以及控制器3。助力控制件1控制输出至助力油腔的液压油压力的大小，实现转向助力的控制。检测器2检测车轮的行驶状态，包括扭矩传感器21、压力传感器22和速度传感器23。扭矩传感器21检测当前车辆的转向扭矩，并形成与车辆转向扭矩相对应的扭矩信号。压力传感器22检测当前助力控制件1的输出压力，并形成与助力控制件1的输出压力相对应的压力信号。速度传感器23检测当前车辆的行驶速度，并形成与行驶速度相对应的速度信号。控制器3分别电性连接扭矩传感器21、压力传感器22、速度传感器23以及助力控制件1。控制器3根据扭矩信号控制助力控制件1的开关状态。并根据压力信号和速度信号控制助力控制件1的开度大小，使得车辆的转向扭矩、助力控制件1的输出压力以及车辆行驶速度符合预设参数。

在现有的转向控制阀中，转向控制阀的开度是完全由方向盘转向扭矩来控制。方向盘转向越大，车辆的转向扭矩越大，转向控制阀的输出压力越大，相应的转向助力也越大。在汽车高速转向时，过大的转向助力将会使车辆出现发飘现象。为克服这个问题，本实施例提供的智能转向控制装置中通过设置扭矩传感器21来检测车辆的转向扭矩，该扭矩的大小表征的就是车辆的扭矩信号。一旦扭矩传感器21检测到车辆的转向扭矩发生变化，控制器3接收该扭矩信号，并根据该扭矩信号发出一控制信号开启助力控制件1。当助力控制件1处于开启状态，设置于助力控制件1上的压力传感器22实时检测助力控制件1的输出压力，并将该压力信号提供给控制器3。于此同时，控制器3还接收设置于车辆驱动轮上的速度传感器23所提供的车速信号。

控制器3对车辆的转向扭矩、助力控制件1的输出压力以及车辆行驶速度三者进行处理并与预先设置于控制器3内的预设参数（如图2）进行比较。图2的预设参数中，当转向扭矩相同时，随着车辆行驶速度增加，助力控制件1的输出压力是减小的。本实施例所提供的预设参数中，当车辆的行驶速度恒定时，车辆的转向扭矩和助力控制件1的输出压力经拟合后满足y=ax²。具体而言，当车辆的行驶速度为零时，转向扭矩和助力控制件1的输出压力经拟合后满足上述函数关系，且a等于0.6；随着车辆的行驶速度的增加，抛物曲线的上升斜率变小，当车辆行驶速度达到100km/h时，转向扭矩和助力控制件1的输出压力仍满足上述函数关系，但a等于0.036。当车辆的行驶速度位于0km/h～100km/h时，系数a位于0.036～0.6之间，而当车辆行驶速度位于100km/h以上时，a大于0.036，此时随着转向扭矩的增加，助力控制件1的输出压力上升很慢，相应的，所能提供的转向助力也很小，从而防止在车辆高速转弯时，由于提供的转向助力过大而使得车辆发飘的现象。然而，本发明对此不作任何限定。

本发明提供的智能转向控制装置以车辆的行驶速度为比较基准，若输出压力大于图2中预设参数，控制器3输出控制信号减小助力控制件1的开度，在保持扭矩信号和速度信号不变的情况下，使得助力控制件1的输出压力符合图3中的设定参数。通过扭矩传感器21、压力传感器22、速度传感器23三者的不断检测以及控制器3对上述三个传感器所检测到的信号的实时处理，本智能转向控制装置可确保车辆在转向时处于最佳行驶状态，避免出现车辆发飘的现象。

于本实施例中，为提高控制精度，将速度传感器23设置于车辆的驱动轮，驱动轮直接与传动装置相连接，发动机输出的转速经传动轴传输至驱动轮，能量损失小，能更好的表征车辆的行驶速度。而扭矩传感器21设置于方向盘，根据方向盘的在转向来检测车辆的转向扭矩。然而本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，扭矩传感器21也可设置于转向器或方向盘与转向器的连接件上。于本实施例中，助力控制件1包括换向阀11和阀门开启器12，阀门开启器12接收控制器3输出的控制信号并根据该控制信号控制换向阀11的开度。且换向阀11为滑动式，具体型号为H型三位四通阀，阀门开启器12为驱动电机。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，换向阀11可为转动式或平面式。此外，于本实施例中，控制器3为ECU，且为整个装置供电的电源为车载蓄电池。

进一步的，由于传统的转向控制阀，没有设置限位装置，驾驶员可以无限制的将循环球动力转向器打到极限位置。而转向器转向角度越大，转向助力越大，过大的转向助力几乎全部施加在车辆的前桥上，极易造成前桥的损坏。本发明提供的智能转向控制装置，车辆的前桥上设置角度传感器24。角度传感器24实时检测前桥的转向角度来表征车辆的转向角度，并将该角度信号传送给控制器3。当该转向角度值超过期望值时，控制器3输出控制信号，减小助力控制件1的开度，使得助力控制件1的输出压力降低，相应的转向助力也降低。于本实施例中，转向角度的期望值为35度，当车辆的专线角度大于35度时，控制器3输出控制信号至助力控制件1，减小助力控制件1的开度大小，从降低其输出压力。当车辆的转向角度在35度～45度时，助力控制件1的输出压力呈线性降低，而当转向角度大于45度时，助力控制件1的输出压力恒定在5MPa。助力控制件1的输出压力和车辆的转向角度的关系如图4所示。其中X轴的两个方向为车辆左转或右转的参数。然而，本发明对期望值的设定不作任何限定。于其它实施例中，用户可根据不同的车型进行设置。

与上述智能转向控制装置相对应的，本实施例提供一种智能转向控制方法，包括：

S101检测当前车辆的转向扭矩，并形成与车辆转向扭矩相对应的扭矩信号。

S102根据扭矩信号开启助力控制件。

S103检测当前助力控制件的输出压力、车辆行驶速度以及车辆的转向角度，形成与助力控制件的输出压力、车辆行驶速度以及车辆的转向角度相对应的压力信号、速度信号以及角度信号。

S104判断检测到的扭矩信号、压力信号以及速度信号是否满足预设参数，并得到比较结果。

S105若步骤S104得到的比较结果为否，控制助力控制件的开度大小来调节其输出压力，使得车辆的转向扭矩、助力控制件的输出压力以及车辆行驶速度符合预设参数。若步骤S104得到的比较结果为是，进入步骤S106。

S106判断检测到的角度信号是否达到期望值，并得到比较结果。

S107若步骤S106的到的比较结果为是，减小助力控制件的开度大小，使得助力控制件的输出压力符合期望值。

通过对车辆转向扭矩、助力控制件的输出压力、车辆行驶速度以及车辆的转向角度的检测，并根据上述检测信号来控制助力控制件的输出压力，不仅可避免车辆在高速转弯时出现发飘现象，同时还可防止在转向时，由于转向阻力过大而出现车辆前桥损坏的现象。

实施例二

如图6所示，本实施例与实施例一及其变化基本相同，区别在于本实施例提供的智能转向控制方法包括：

S111检测当前车辆的转向扭矩，并形成与车辆转向扭矩相对应的扭矩信号。

S112根据扭矩信号开启助力控制件。

S113检测当前助力控制件的输出压力、车辆行驶速度以及车辆的转向角度，形成与助力控制件的输出压力、车辆行驶速度以及车辆的转向角度相对应的压力信号、速度信号以及角度信号。

S114判断检测到的角度信号是否达到期望值，并得到比较结果。

S115若步骤S114得到的比较结果为是，减小助力控制件的开度大小，使得助力控制件的输出压力符合期望值。若步骤S114得到的比较结果为否，进入步骤S116。

S116判断检测到的扭矩信号、压力信号以及速度信号是否满足预设参数，并得到比较结果。

S117若步骤S116得到的比较结果为否，控制助力控制件的开度大小来调节其输出压力，使得车辆的转向扭矩、助力控制件的输出压力以及车辆行驶速度符合预设参数。

实施例提供的是智能转向控制方法其所能到达的技术效果与实施例一种所提供的智能控制方法相同。在具体使用时，用户可根据需要进行选择。

综上所述，本发明通过扭矩传感器21实时检测车辆的转向情况，控制器3接收扭矩传感器21提供的扭矩信号，并根据该检测信号来开启助力控制件1。当车辆处于转向状态时，压力传感器22实时检测助力控制件1的输出压力并形成压力信号，而速度传感器23实时检测当前车辆的行驶速度并形成速度信号。控制器3根据扭矩信号、速度信号以及压力信号控制助力控制件1的开度大小，使得三者的关系满足设定要求。防止汽车在高速转向时由于驾驶员施加在方向盘上的力过大而使得助力过大，最终发生发飘的现象。

此外，本发明提供的智能转向控制器还设置有角度传感器24，角度传感器24实时检测车辆的转向角度，并形成角度信号。而控制器3判断该角度信号是否达到期望值，若是控制器3输出控制信号，减小助力控制件1的开度大小，防止出现因驾驶员过度将转向器打到极限位置而使得转向助力过大，最终损坏车辆前桥的现象。

虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。

Claims (10)

1.一种智能转向控制装置，其特征在于，包括：

助力控制件，控制输出至助力油腔的液压油压力的大小，实现转向助力的控制；

检测器，检测车辆的行驶状态，包括：

扭矩传感器，检测当前车辆的转向扭矩，并形成与所述车辆转向扭矩相对应的扭矩信号；

压力传感器，检测当前助力控制件的输出压力，并形成与所述助力控制件的输出压力相对应的压力信号；

速度传感器，检测当前车辆的行驶速度，并形成与所述行驶速度相对应的速度信号；

控制器，分别电性连接所述扭矩传感器、压力传感器、速度传感器以及助力控制件；所述控制器根据所述扭矩信号控制所述助力控制件的开关状态；并根据所述扭矩信号、压力信号以及速度信号控制所述助力控制件的开度大小，使得车辆的转向扭矩、助力控制件的输出压力以及车辆行驶速度符合预设参数，所述预设参数为，当车辆的行驶速度恒定时，车辆的转向扭矩和助力控制件的输出压力经拟合后满足y＝ax²，当车辆的行驶速度为零时，转向扭矩和助力控制件的输出压力经拟合后满足上述函数关系，且a等于0.6；随着车辆的行驶速度的增加，抛物曲线的上升斜率变小，当车辆行驶速度达到100km/h时，转向扭矩和助力控制件的输出压力仍满足上述函数关系，但a等于0.036，当车辆的行驶速度位于0km/h～100km/h时，系数a位于0.036～0.6之间，而当车辆行驶速度位于100km/h以上时，a大于0.036。

2.根据权利要求1所述的智能转向控制装置，其特征在于，所述智能转向控制装置还包括角度传感器，检测当前车辆的转向角度，形成与所述转向角度相对应的角度信号，并将所述角度信号提供给控制器；控制器将该角度信号与期望值进行比较，当角度信号达到期望值，控制器减小助力控制件的开度大小，使得助力控制件的输出压力符合期望值。

3.根据权利要求2所述的智能转向控制装置，其特征在于，所述角度传感器设置于车辆前桥。

4.根据权利要求1所述的智能转向控制装置，其特征在于，所述助力控制件包括换向阀和阀门开启器，所述换向阀为转阀式、滑动式或平面式中的任一种。

5.根据权利要求4所述的智能转向控制装置，其特征在于，所述换向阀为H型三位四通阀。

6.根据权利要求1所述的智能转向控制装置，其特征在于，所述扭矩传感器设置于方向盘、转向器或方向盘与转向器的连接件中的任一种。

7.根据权利要求1所述的智能转向控制装置，其特征在于，所述压力传感器设置于所述助力控制件。

8.根据权利要求1所述的智能转向控制装置，其特征在于，所述速度传感器设置于车辆的驱动轮。

9.一种根据权利要求1所述的智能转向控制装置的控制方法，其特征在于，包括：

车辆行驶状态检测，所述车辆行驶状态检测包括：

检测当前车辆的转向扭矩，并形成与所述车辆转向扭矩相对应的扭矩信号；

检测当前助力控制件的输出压力和车辆行驶速度，形成与所述助力控制件的输出压力和车辆行驶速度相对应的压力信号和速度信号；

车辆行驶状态控制，所述车辆行驶状态控制包括：

根据扭矩信号开启助力控制件；

根据扭矩信号、压力信号以及速度信号控制助力控制件的开度大小，使得车辆的转向扭矩、助力控制件的输出压力以及车辆行驶速度符合预设参数，所述预设参数为，当车辆的行驶速度恒定时，车辆的转向扭矩和助力控制件的输出压力经拟合后满足y＝ax²，当车辆的行驶速度为零时，转向扭矩和助力控制件的输出压力经拟合后满足上述函数关系，且a等于0.6；随着车辆的行驶速度的增加，抛物曲线的上升斜率变小，当车辆行驶速度达到100km/h时，转向扭矩和助力控制件的输出压力仍满足上述函数关系，但a等于0.036，当车辆的行驶速度位于0km/h～100km/h时，系数a位于0.036～0.6之间，而当车辆行驶速度位于100km/h以上时，a大于0.036。

10.根据权利要求9所述的智能转向装置的控制方法，其特征在于，所述行驶状态检测还包括车辆转向角度的检测，并形成与所述转向角度相对应的角度信号；所述行驶状态控制还包括：当角度信号达到期望值，减小助力控制件的开度大小，使得助力控制件的输出压力符合期望值。