CN103978971B

CN103978971B - 控制四轮转向车辆的方法

Info

Publication number: CN103978971B
Application number: CN201410155706.5A
Authority: CN
Inventors: X·康; C·J·西姆巴尔; D·A·汤普森
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-02-13
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2017-11-14
Anticipated expiration: 2034-02-13
Also published as: CN103978971A; DE102014202369A1; DE102014202369B4; JP5830554B2; JP2014159269A; US8886410B2; US20140229072A1

Abstract

本发明提供了一种用于控制车辆的方法。该车辆包括一对可转向前轮和一对可转向后轮。检测至少一个可转向后轮的转向角。根据检测到的转向角和比例因数来确定前馈横向加速度值。响应于前馈横向加速度值来控制可转向前轮和可转向后轮的运行。

Description

控制四轮转向车辆的方法

技术领域

本发明涉及一种车辆，包括有助于控制前轮和后轮的转向的控制器。

背景技术

常规的四轮转向车辆包括一对可转向前轮和一对可转向后轮。四轮转向车辆可以配备有稳定控制系统。如果车辆开始失去与道路之间的牵引和/或开始经历侧滑，那么稳定控制系统会控制可转向前轮以及可转向后轮的运行，以减小牵引力损失和/或降低横向不稳定性。稳定控制系统可以根据常规的前馈横向加速度值来控制可转向前轮和可转向后轮的运行，该加速度值可提高运行过程中对可转向车轮的控制。然而，使用常规的前馈横向加速度值可以引起稳定控制系统的估计误差，特别是在车辆以较低和/或较高速度的运行过程中。估计误差可以导致控制激活不足(control underactivation)和/或控制过度激活，其对稳定控制系统有效减小牵引力损失和/或降低横向不稳定性的能力产生不利影响。

发明内容

根据一个实施例，提供一种用于控制车辆的方法。该车辆包括一对可转向前轮和一对可转向后轮。该方法包括：检测至少一个可转向后轮的后轮转向角；以及根据后轮转向角和比例因数来确定前馈横向加速度值。该方法进一步包括：响应于前馈横向加速度值来控制可转向前轮和可转向后轮的运行，该前馈横向加速度值有利于可转向前轮和可转向后轮的前馈控制。

根据另一实施例，提供一种用于控制车辆的方法。该车辆包括一对可转向前轮和一对可转向后轮。该方法包括：检测至少一个可转向前轮的前轮转向角；检测至少一个可转向后轮的后轮转向角；以及从后轮转向角和比例因数确定有效的后轮转向角值。该方法进一步包括：确定整体阿克曼角(overall Ackerman angle)；以及根据整体阿克曼角和阿克曼比例因数来确定双阿克曼几何转向角值。该方法进一步包括：根据前轮转向角、有效的后轮转向角值和双阿克曼几何转向角值来确定前馈横向加速度值，该前馈横向加速度值有利于可转向前轮和可转向后轮的前馈控制。该方法还进一步包括：响应于前馈横向加速度值来控制可转向前轮和可转向后轮的运行。

根据另一实施例，提供一种用于控制车辆的方法。该车辆包括一对可转向前轮和一对可转向后轮。该方法包括：检测至少一个可转向前轮的前轮转向角；以及检测至少一个可转向后轮的后轮转向角。该方法进一步包括：检测车辆横摆率；检测车速；根据车辆横摆率来确定基于横摆的比例因数；根据车速来确定基于速度的比例因数；以及从后轮转向角、基于横摆的比例因数和基于速度的比例因数来确定有效的后轮转向角值。该方法进一步包括：确定整体阿克曼角；以及根据整体阿克曼角和阿克曼比例因数来确定双阿克曼几何转向角值。如果车速高于阈值速度，则该方法进一步包括：根据前轮转向角和有效的后轮转向角来确定前馈横向加速度值。如果车速等于或低于阈值速度，则该方法选择性地包括：根据前轮转向角、有效的后轮转向角和双阿克曼几何转向角值来确定前馈横向加速度值。该方法还进一步包括：响应于前馈横向加速度值来控制可转向前轮和可转向后轮的运行，其中前馈横向加速度值有利于可转向前轮和可转向后轮的前馈控制。

附图说明

结合接下来的说明书、所附权利要求书和附图将更好地理解各实施例，其中：

图1是描述根据一个实施例的车辆的右前透视图；

图2是描述图1车辆的传动系的示意图，其中能够彼此独立转向的后轮以实线表示异相转向，以虚线表示同相转向；

图3是图1中车辆的电子稳定性控制(ESC)控制器和某些其它部件的框图；

图4是描述基于速度的比例因数和车速之间的关系的图形；

图5是描述基于横摆的比例因数和车辆横摆率之间的关系的图形；

图6是描述用于图1车辆的前轮和后轮的整体阿克曼角的示意图；以及

图7是描述根据一个实施例由图3的ESC控制器执行的控制程序的流程图。

具体实施方式

下文中将结合附图1-7详细地描述各实施方式，其中在整个附图中，相似的附图标记表示相同或相应的元件。根据一个实施例的车辆20可以包括如图1所示的汽车，或者任何的各种其它适合的车辆，例如休闲车或多用途车辆。在一个实施例中，如图1所示，车辆20可以包括四轮转向(例如，4WS或全轮转向AWS)车辆，其具有可相对于车架26转向的前轮22和后轮24。

如图1所示，车辆20可以包括方向盘28，其可以有助于前后轮22、24的转动以使车辆20转向。在一个实施例中，前轮22能够以齿条和小齿轮型装置与方向盘28连接。当方向盘28运动时，齿条和小齿轮装置可以操作以使前轮22转向。后轮24可以与电子致动器相关联，该电子致动器与方向盘28电通信且以线驱动型装置(drive-by-wire type arrangement)加以控制。当方向盘28运动时，电子致动器可以基于方向盘28的位置便于后轮24的枢转。将意识到，前轮22和后轮24能够以各种合适的可选择的机械和/或电装置中的任一种方式用方向盘进行转向。

当方向盘28被转动来使车辆20转向时，前轮22可以沿着与方向盘28相同的方向转动。然而，后轮24可被控制为沿与前轮22相同的方向转动(例如，如图2虚线所示的与前轮22同相)或者沿与前轮22相反的方向转动(例如，如图2实线所示的与前轮22异相)。在一个实施例中，后轮24相对于前轮22的转动方向可根据车速有差别地控制。例如，当车辆20低于某一阈值速度行驶时，例如低于约60公里每小时(KPH)，后轮24可被控制为与前轮22异相转动，这可以有助于实现比另外的两轮转动(例如只有两前轮22转动)更小的转弯半径。当车辆20高于某一阈值速度运行时，例如高于约60KPH，后轮24与前轮22的异相转动可能危及车辆20的稳定性或者降低转弯过程中车辆20的有效转弯。因此，在一些实施例中，在车辆20高于某一阈值速度运行期间，后轮24可被控制为与前轮22同相转动，和/或在其它实施例中，后轮24有可能根本不转。

在一个实施例中，当后轮24被控制为与前轮22异相转动时，后轮24可以与前轮22同时转动。但是，在其它实施例中，当后轮24被控制为与前轮22同相转动时，有可能直到前轮22到达预定角度时，后轮24才开始转动。然而，将意识到，后轮24可以被构造成相对于前轮22以任何各种角度和/或顺序转动。

如图2所示，车辆20可以包括传动系30，传动系30包括可操作地连接到前后驱动轴34、36上的变速器32。每个驱动轴34、36可以与各自的前后差动器(differentials)38、40连接。前后差动器38、40以及前后轮22、24可以通过各自对的前后半轴42、44连接到一起。发动机(图1中示出的45)可以与变速器32连接，并可以向变速器32提供动力以便于驱动前轮22中的至少一个和/或后轮24中的至少一个。变速器32可运行在多个齿轮之一中，以便于车辆20以不同的速度有效地运行。

如图3所示，车辆20可以包括分别与前轮22和后轮24相关联的前制动器46和后制动器48。在车辆20的运行过程中，可以操作前后制动器46、48以便于选择性地停止车辆20。在一个实施例中，前制动器46可以包括盘式制动器，后制动器48可以包括鼓式制动器。在这样的实施例中，每个前轮22可以包括转子，每个后轮24可以包括制动鼓。当前制动器46被致动时，刹车钳(calipers)可以将各自的制动片压靠在各自的转子上，使前轮22停止。当后制动器48被致动时，制动缸可以将各自的制动蹄(brake shoes)压靠在各自的鼓上，使后轮24停止。在另一实施例中，后制动器48可以是盘式制动器。在其它实施例中，前后制动器46、48能够以各种合适的可选择装置中的任一种进行构造。

车辆20可以包括脚致动踏板(未示出)或者其它类似的装置，其有助于前后制动器46、48的选择性手动操纵，以停止车辆20。在一个实施例中，前后制动器46、48可以是防抱死制动系统(ABS)的一部分。当驾驶员致动脚踏板时，ABS能够自动地控制前后制动器46、48的操作来使车辆20减速或停止，同时防止前后轮22、24在制动过程中失去与道路间的牵引力。

如图3所示，车辆20可以包括ESC控制器50，其构造成对车辆20的整体稳定性进行监测和协助。如果车辆20开始失去与道路间的牵引力和/或开始发生侧滑，那么ESC控制器50能够控制前后轮22、24的运行，以减小牵引损失和/或减小横向不稳定性(例如，有助于车辆20的有效操控性和稳定性控制)。ESC控制器50可以包括发动机控制单元(ECU)、动力系控制模块(PCM)、发动机控制模块(ECM)和/或各种其它合适车辆控制器中的任一种。

在一个实施例中，如图3所示，ESC控制器50可以与前后差动器38、40以及前后制动器46、48中的每个连接。ESC控制器50可以构造成操纵前后差动器38、40中的每一个和/或前后制动器46、48中的每一个，以在牵引力损失或横向不稳定过程中控制前后轮22、24的运行。例如，当前轮22或后轮24中的任一个开始打滑时，ESC控制器50能自动地操纵打滑车轮的制动器，从而降低打滑车轮的车轮速度。

附加地或可选择的，ESC控制器50能自动操纵前后差动器38、40，以减小打滑车轮的扭矩并将其重新分配给非打滑车轮。在一个实施例中，前后差动器38、40可以包括限滑型差动器。在这样的实施例中，前后差动器38、40的每一个可以包括电磁离合器，其可与前后半轴42、44中的每一个相连。电磁离合器可选择性地且独立地致动，以改变前后轮22、24之间的扭矩分配。将意识到，可设置各种其它合适的可选择的有限或可变型差动器中的任一种。

当车辆20转弯时，仅仅控制车轮打滑还不足以阻止车辆20偏离其既定路径(例如失去控制)。因此，当车辆20转弯时，ESC控制器50可以有助于选择性地控制前后轮22、24的运行，从而减少车轮打滑以及防止车辆20偏离其既定路径。例如，当车辆20在转弯过程中开始失去控制时，ESC控制器50可以自动操纵制动器以及附加地或可选择地控制前后差动器38、40的运行，以抵抗失控以及有效地使车辆20“转向”返回其既定路径。

将意识到，当车辆20转弯时，如果前轮22和/或后轮24开始失去与道路间的牵引力时，车辆20容易转向不足(例如，车辆20沿着半径比预期转弯更大的路径行驶)或者过度转向(例如，车辆20沿着半径比预期转弯更小的路径行驶)。在一个实施例中，ESC控制器50可以构造成控制前后轮22、24的运行，以抵消转弯过程中车辆20过度转向和转向不足的影响，并将车辆20保持在其期望路径上。例如，如果车辆20在右转期间出现过度转向，则ESC控制器50可以帮助左前轮的前制动器46的操纵，以防止转弯过程中的过度转向并保持车辆20的有效控制。如果车辆20在右转期间出现转向不足，则ESC控制器50能够操纵右后轮的后制动器48，以阻止转弯过程中的转向不足并保持车辆20的有效控制。

将意识到，在一些实施例中，ESC控制器50能够只控制前后差动器38、40的运行，或者只控制前后制动器46、48的运行，而非两者一起控制。还将意识到，ESC控制器50能够采用各种其它合适的车辆装置和/或底盘装置中的任一种--例如全轮驱动扭矩控制、ESC制动控制、转向控制以及主动悬架控制系统--来控制前轮22和/或后轮24的运行，以利于车辆20的有效操控和横向稳定性。

ESC控制器50可构造成使用反馈控制来控制前后轮22、24的运行。在一个实施例中，ESC控制器50可以检测横摆率、横向加速度以及车辆20的速度。如果车辆20开始发生车轮打滑和/或失控，那么ESC控制器50能够根据横摆率、横向加速度和/或车辆20的速度来检测车轮打滑和/或失控，并能够根据横摆率、横向加速度和/或车辆20的速度来调整前后轮22、24的运行，以保持车辆20受控。例如，当车轮之一开始打滑时，ESC控制器50可以检测打滑车轮速度的改变，并且可以控制前后轮22、24的运行来减小打滑车轮的速度。如果车辆开始偏离其既定路径(例如失控)，则ESC控制器50可以检测横向加速度和/或横摆率的突变，并可以控制前后轮22、24的运行来抵消突变且阻止牵引损失和/或失控。将意识到，ESC控制器50能够检测并控制车辆上的有助于前后轮22、24运行的反馈控制的各种控制变量中的任一种。

例如，如图3所示，ESC控制器50可以与横向加速度传感器52连接，横向加速度传感器52有助于检测车辆20的横向加速度。在一个实施例中，横向加速度传感器52可以包括加速度计，但是在其它实施例中，横向加速度传感器52可以包括有助于检测车辆横向加速度的各种其它合适装置中的任何一种。如图3所示，ESC控制器50可以与横摆率传感器54连接，横摆率传感器54有助于检测车辆20的横摆率。在一个实施例中，横摆率传感器54可以包括陀螺仪传感器(例如压电式或微机械式)，其检测绕垂直轴线的角速度，在其它实施例中，横摆率传感器54可以包括有助于检测车辆横摆率的各种其它合适装置中的任何一种。

如图3所示，ESC控制器50可以与左前轮速度传感器56、右前轮速度传感器58、左后轮速度传感器60以及右后轮速度传感器62连接。在一个实施例中，车轮速度传感器56、58、60和62可以包括布置在靠近相应的前后轮22、24之一处的霍尔效应型传感器，以直接获得车轮速度数据。然而，在其它实施例中，车轮速度传感器56、58、60和62可以是各种其它合适的速度传感器装置中的任何一种，例如与前后半轴42、44、变速器、传递组件和/或发动机中的一个或多个相关联的传感器，其可间接地获得车轮速度数据。

将意识到，ESC控制器50能够附加地或选择性地根据车辆20上的各种其它传感器和装置来检测横向加速度、横摆率以及车辆20的速度。在一些实施例中，ESC控制器50可以与控制区域网络(CAN)总线通信，以便于检测横向加速度、横摆率和/或车轮速度。

将意识到，前后轮22、24的反馈控制可容易出现反馈滞后(与反馈控制相关联的延迟控制响应)，其可降低在车辆20的有效操控性和稳定性控制方面的ESC控制器50的整体响应性。在一个实施例中，除了或者代替反馈控制，ESC控制器50可以构造成有助于前后轮22、24的前馈控制。在这样的构造中，ESC控制器50能根据前馈横向加速度值Ay(例如前馈输入)来控制前后轮22、24，前馈横向加速度值Ay能预测车辆20的横向加速度。前馈横向加速度值Ay能够补充所收集的与横向加速度有关的任何实时数据(例如来自于横向加速度传感器52)，并可以减少反馈延迟且提高例如在转弯时车辆10的加速期间或者在前后轮22、24之间的扭矩分配期间ESC控制器50的整体响应性、精度和/或强健性。来自前馈横向加速度值Ay的信息在确定车辆10的其它运行参数如横摆率时可以是有用的，可代替使用专用传感器或者在某些传感器失效期间使用。来自前馈横向加速度值Ay的信息可被分配(例如，经由CAN总线)以用于其它车辆控制系统。

在一个实施例中，前馈横向加速度值Ay可以表示为矢量。在这样的实施例中，横向加速度矢量的大小和方向能够影响对前后轮22、24的运行的控制。

在一个实施例中，前馈横向加速度值Ay可以由下列公式表示：

其中Vx是车速，δt是总有效转向角，L是车辆20的轴距长度，Kus是转向不足梯度。为了确定总有效转向角的值δt，所检测到的前转向角(例如由方向盘28控制的前轮的转向角)可以与有效的(即经计算的)后转向角一起被调节。

总有效转向角的值δt可由下列公式表示：

δt＝δf-δrm

其中δf是检测到的前转向角的值，δrm是有效的后转向角的值。通过与有效的后转向角一起调节检测到的前转向角，ESC控制器50能适应后轮24的转动，与通过监测只有两轮(例如前轮22)的转动所实现的相比，后轮24的转动有助于更有效和精确的稳定性控制和/或牵引控制。因此，车辆10不容易出现估计误差、控制激励不足和/或控制激励过度，这些通常因使用常规ESC控制器而出现。

检测到的前转向角可由车轮角度传感器64检测，车轮角度传感器64与ESC控制器50连接，如图3所示。在一个实施例中，车轮角度传感器64可以包括方向盘角度传感器，其与方向盘28相关联。在这样的实施例中，方向盘角度传感器可以有助于检测方向盘28的位置，ESC控制器50能够从方向盘28的位置推断出前转向角。车轮角度传感器64可以包括一个或多个电位计和/或其它各种可便于检测方向盘位置的合适的可选择装置中的任一种。将意识到，车辆20可以附加地或有选择地包括其它各种合适的车轮角度传感器中的任一种，例如靠近各前轮22安装的位置传感器。

在一个实施例中，有效的后转向角可根据左后轮和右后轮的转向角确定。在一个实施例中，有效的后转向角可从来自于方向盘角度传感器64的信息推断出，但是在其它实施例中，有效的后转向角可从各种合适的可选择来源的任一种检测到，例如从提供给CAN总线的信息检测到。

当车辆10转弯时，各后轮24都能以不同的角度转动(例如不对称)，以便于车辆20的有效转弯。为了适应后轮24间的不对称以及提高ESC控制器50的整体响应性、精度和/或强健性，在左后和右后转向角上应用基于速度的比例因数Kvr和基于横摆的比例因数Kyr，以获得有效的后转向角的值δrm。

基于速度的比例因数Kvr和基于横摆的比例因数Kyr可以分别依赖于车辆20的速度和横摆率。在这样的实施例中，当速度或横摆率增加时，基于速度的比例因数Kvr和基于横摆的比例因数Kyr可以分别减小，以减小有效的后转向角的值δrm。当车辆20进入转弯时，后转向角作用于前馈横向加速度值Ay的效果因此可依赖于车辆20的速度和横摆率。转弯越急(例如速度越大和/或车辆横向加速度越高)，前馈横向加速度值Ay中的检测到的后转向角因数越小。通过以这种方式有选择地减小检测到的后转向角的效果，前后轮22、24的前馈控制比一些常规控制系统更加强健和精确，这些常规控制系统倾向于在以增加的速度和/或横向加速度运行四轮转向车辆期间使前馈控制无效。

在一个实施例中，ESC控制器50能够从左前轮速度传感器56、右前轮速度传感器58、左后轮速度传感器60以及右后轮速度传感器62中的至少一个中检测车速。在这样的实施例中，ESC控制器50可以将收集自各车轮速度传感器56、58、60、62的速度数据进行平均。在其它实施例中，ESC控制器50能够检测来自速度计、GPS输出、CAN总线或其它合适车速检测装置的任一种的车速。

在一个实施例中，当车速低于第一阈值速度值时，基于速度的比例因数Kvr可以保持在第一值，当车速高于第二阈值速度值时，其可以保持在第二值。在这样的实施例中，当速度在第一阈值速度值和第二阈值速度值之间时，基于速度的比例因数Kvr可以在第一值和第二值之间变动。可根据基于速度的比例因数图来确定基于速度的比例因数Kvr。基于速度的比例因数图的一个例子可以在图4中示出。在这样的例子中，当车辆20的速度处于大约0-15KPH之间时，基于速度的比例因数Kvr可以保持在大约1.0；当速度在大约15-45KPH之间时，基于速度的比例因数Kvr可以从大约1减小到大约0.6；当速度高于大约45KPH时，基于速度的比例因数Kvr可以保持在大约0.6。有效的后转向角δrm可因此根据车辆20的速度在大约被检测到的后转向角δr的100％(例如，有效的后转向角δrm＝检测到的后转向角)到大约后转向角δr的60％之间变动。将意识到，可设置各种合适的可替换的基于速度的比例因数图中的任一种，其有助于有效地求得车辆20的检测到的后转向角。

在一个实施例中，当横摆率低于第一阈值横摆率值时，基于横摆的比例因数Kyr可以保持在第一大小，当横摆率高于第二阈值横摆率值时，其可以保持在第二大小。在这样的实施例中，当横摆率处于第一阈值横摆率值和第二阈值横摆率值之间时，基于横摆的比例因数Kyr可以在第一大小和第二大小之间变动。基于横摆的比例因数Kyr可根据基于横摆的比例因数图来确定。图5中描述了基于横摆的比例因数图的一个示例。在这样的例子中，当车辆20的横摆率处于大约0-15度每秒(DPS)之间时，基于横摆的比例因数Kyr可以大约为1.0；当横摆率处于大约15-45DPS之间时，基于横摆的比例因数Kyr可以从大约1变动到大约0.6；并且当横摆率高于大约45DPS时，基于横摆的比例因数Kyr可以大约为0.6。有效的后转向角δrm可因此根据车辆20的横摆率在大约检测到的后转向角的100％(例如，有效的后转向角δrm＝检测到的后转向角)到大约检测到的后转向角的60％之间变动。

前转向角值δf和有效的后转向角值δrm各设为相应的矢量，使得总有效转向角值δt包括合成矢量。当前转向角值δf和/或有效的后转向角值δrm改变时，总有效转向角值δt的合成矢量可以改变，这能影响前馈横向加速度值Ay和前后轮22、24运行所产生的任何控制。

将意识到，通过改变基于速度的比例因数Kvr和基于横摆的比例因数Kyr，左后和右后转向角(例如检测到的后转向角)对总有效转向角值δt的影响可被改变。如果基于速度的比例因数Kvr和基于横摆的比例因数Kyr的结果低于1，则检测到的后转向角对总有效转向角值δt以及因此对前馈横向加速度Ay的影响可以更小。相反，如果基于速度的比例因数Kvr和基于横摆的比例因数Kyr的结果大于1，则检测到的后转向角对总有效转向角值δt以及因此对前馈横向加速度Ay的影响可以更大。

当ESC控制器50控制前后轮22、24的运行时，改变后转向角对总有效转向角值δt的影响能够影响到前后轮22、24之间的控制权限。例如，如果基于速度的比例因数Kvr和基于横摆的比例因数Kyr的结果小于1，则前馈横向加速度值Ay的矢量可能更多地被检测到的前转向角影响，从而当确定如何在前后轮22、24之间适当地传递扭矩时，引起ESC控制器对前转向角加权更多。

将意识到，随着车辆20的速度和/或横摆率的增加，后轮24之间的不对称性可以对稳定性和/或牵引控制产生增加的不利效果。当车辆20的速度和/或横摆率分别增加时，减小基于速度的比例因数Kvr和基于横摆的比例因数Kyr能将更多的控制权限分配给前轮22。因此，后轮24之间的不对称性在稳定性和/或牵引控制过程中具有更小的影响，这能减小提供给后轮24的多余扭矩或不足制动的可能性。

将意识到，前馈横向加速度值Ay的确定可以对各种附加的或可选择的车况中的任一种作出响应。还将意识到，前馈横向加速度值Ay可以有助于车辆20的任意一种合适的可选择前馈控制系统的前馈控制。

在一个实施例中，当车辆10以较低速度转弯时，例如低于大约15KPH，可根据双阿克曼几何转向角δa代替上面的有效的后转向角值δrm来计算总有效转向角值δt。在这样的实施例中，前馈横向加速度值Ay的说明同上，但是总有效转向角值δt可代以下列公式表示：

δt＝δf-δrm-δa

其中δa是双阿克曼几何转向角值。

以这种方式计算前馈横向加速度值Ay可以有效地减小一些常规稳定控制系统在车辆低速(例如，低于大约15KPH)转弯时发生的不精确性。可根据检测到的后转向角、车辆的轴距以及各后轮22的各车轮速度来确定双阿克曼几何转向角δa。

在一个实施例中，当计算总有效转向角值δt(以及因此计算横向加速度值Ay)时，可根据车辆10的速度来确定是否使用双阿克曼几何转向角δa。在一个实施例中，如果车辆20的速度高于阈值速度值(例如15KPH)时，可以只根据有效的后转向角值δrm来确定总有效转向角值δt。如果车辆20的速度低于阈值速度值时，可根据有效的后转向角值δrm和双阿克曼几何转向角δa来确定总有效转向角值δt。

通过首先确定车辆20的整体阿克曼角，然后将阿克曼比例因数应用到整体阿克曼角，可以确定双阿克曼几何转向角δa。对于四轮转向车辆来说，例如车辆20，整体阿克曼角可由转弯期间的内侧车轮(例如，左转弯时是左轮，右转弯时是右轮)确定。图6描述了左转弯期间车辆20的整体阿克曼角(AOB)的示例。线A和B可沿着左前轮和左后轮的各自旋转轴线延伸，并在转弯半径点C处相交。整体阿克曼角可以是由线A和B形成的夹角θ。在一个实施例中，可根据下列公式计算整体阿克曼角：

其中L是车辆20的轴距(例如前轮22和后轮24之间的距离)，Rr是后轮转弯半径，δr是后转向角。后轮转弯半径Rr可根据下列公式计算：

其中，Vo是外侧后轮(例如，左转弯时是右后轮，右转弯时是左后轮)的车轮速度，Vi是内侧后轮(例如，右转弯时是右后轮，左转弯时是左后轮)的车轮速度，Wr是后轮24之间的距离。

在一个实施例中，阿克曼比例因数可以是基于速度的因数，当车辆20的速度增加时其减小。在这样的实施例中，随着车辆20速度的增加，阿克曼比例因数可相应地减小整体阿克曼角对前馈横向加速度值Ay的影响。在一个实施例中，当车辆20的速度从第一阿克曼速度值增加到第二阿克曼速度值时，阿克曼比例因数对此做出响应，从第一大小降到第二大小。例如，当车辆20的速度从大约0增加到阈值时，阿克曼比例因数对此做出响应，可以从大约1降到大约0.5。结果，随着车辆20的速度增加到阈值，阿克曼修正值可以在整体阿克曼角的大约100％到整体阿克曼角的大约50％之间变动。在一个实施例中，阿克曼比例因数可以线性降低，但是在其它实施例中，阿克曼比例因数可以以任何一种合适的可选择方式改变(例如沿着分段定义曲线)。

在一个实施例中，双阿克曼几何转向角δa可根据下列公式计算：

然而，将意识到，当车辆20低于阈值速度时，可以采用任何一种合适的可选择公式，用整体阿克曼角和比例因数来修正前馈横向加速度值Ay。

通过ESC控制器50执行的控制程序的一个实施例在图7中大概示出。在开始(100)处，ESC控制器50可以检测前轮转向角(105)、后轮转向角(110)、车速(115)以及车辆的横摆率(120)。ESC控制器50可以根据车速和基于速度的比例因数图来确定基于速度的比例因数Kvr(125)，并且可以根据车辆横摆率和基于横摆的比例因数图来确定基于横摆的比例因数Kyr(130)。可以根据检测到的后轮转向角、基于速度的比例因数Kvr以及基于横摆的比例因数Kyr来确定有效的后转向角值δrm(135)。如果车辆速度大于阈值速度值，则可以根据前轮转向角和有效的后轮转向角值δrm来确定总有效转向角值δt(140)。可以根据总有效转向角值δt来确定前馈横向加速度值Ay(145)，并且可以响应于前馈横向加速度值Ay来控制前后轮22、24的运行(150)，并且工艺可以再次开始。

如果车辆速度低于或者等于阈值速度值，则ESC控制器是50可以检测左右后轮24的车轮速度(155)，并且可以根据后轮转向角以及左右后轮24的车轮速度来确定整体阿克曼角(160)。ESC控制器50可以根据车速来确定阿克曼比例因数(165)，并且可以根据整体阿克曼角和阿克曼比例因数来确定双阿克曼几何转向角值δa(170)。可以根据前轮转向角、有效的后轮转向角值δrm以及双阿克曼几何转向角值δa来确定总有效转向角值δt(175)。然后可以根据总有效转向角值δt来确定前馈横向加速度值Ay(145)，可以响应于前馈横向加速度值Ay来控制前后轮22、24的运行(150)，然后工艺可以再次开始。将意识到，ESC控制器50能以任意的顺序执行控制程序中的某些步骤，例如彼此交替或并行执行。还将意识到，ESC控制器50可以以任何一种附加的或可选择的方式来控制前轮22和/或后轮24的运行。

实施例和例子的前述描述已经出于解释和描述的目的加以展示。并非意在穷举或局限于所描述的形式。在上述教导的启示下，可以有多种修改。那些修改的一部分已经加以讨论，对于本领域技术人员来说其它部分也将是可以理解的。所选择和描述的实施例是用于各种实施例的阐述。范围当然不局限于本文所列出的例子或实施例，而是可以包括对于本领域普通技术人员能够获得的多种应用和等同装置。因此，本申请的范围意在由所附的权利要求限定。同样，对于所要求的和/或描述的任何方法，不管该方法是否结合流程图加以描述，都应该理解除非另有文字部分说明或要求，否则在执行方法时的任何明示或暗示的步骤顺序都不表示这些步骤必须按照所示顺序进行，它们还可以以不同的顺序或并行执行。

Claims

1.一种用于控制车辆的方法，该车辆包括一对可转向前轮和一对可转向后轮，该方法包括：

检测至少一个可转向后轮的后轮转向角；

根据后轮转向角和比例因数来确定前馈横向加速度值；以及

响应于前馈横向加速度值来控制可转向前轮和可转向后轮的运行，前馈横向加速度值有利于可转向前轮和可转向后轮的前馈控制，

该方法还包括：

检测车辆横摆率；

检测车辆横向加速度；以及

当车辆横摆率和车辆横向加速度之一增加时，减小比例因数。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

检测至少一个可转向前轮的前轮转向角；以及

进一步根据前轮转向角来确定前馈横向加速度值。

3.如权利要求1所述的方法，进一步包括：当车辆横摆率从第一横摆率值增加到第二横摆率值时，使比例因数从第一大小减小到第二大小。

4.如权利要求3所述的方法，进一步包括：将比例因数大体上线性地从第一大小减小到第二大小。

5.如权利要求3所述的方法，进一步包括：

当车辆横摆率低于第一横摆率值时，将比例因数保持在第一大小；以及

当车辆横摆率高于第二横摆率值时，将比例因数保持在第二大小。

6.如权利要求1所述的方法，进一步包括：

检测车速；

当车速从第一车速值增加到第二车速值时，将比例因数从第一大小减小到第二大小。

7.如权利要求6所述的方法，进一步包括：将比例因数大体上线性地从第一大小减小到第二大小。

8.如权利要求6所述的方法，进一步包括：

当车速低于第一车速值时，将比例因数保持在第一大小；以及

当车速高于第二车速值时，将比例因数保持在第二大小。

9.一种用于控制车辆的方法，该车辆包括一对可转向前轮和一对可转向后轮，该方法包括：

检测至少一个可转向前轮的前轮转向角；

检测至少一个可转向后轮的后轮转向角；

确定整体阿克曼角；

从后轮转向角和比例因数确定有效的后轮转向角值；

根据整体阿克曼角和阿克曼比例因数来确定双阿克曼几何转向角值；

根据前轮转向角、有效的后轮转向角值和双阿克曼几何转向角值来确定前馈横向加速度值，该前馈横向加速度值有利于可转向前轮和可转向后轮的前馈控制；以及

响应于前馈横向加速度值来控制可转向前轮和可转向后轮的运行。

10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：

检测车速；以及

当车速从第一速度值增加到第二速度值时，将阿克曼比例因数从第一大小减小到第二大小。

11.如权利要求9所述的方法，进一步包括：

检测车速；以及

当车速低于阈值时，响应于前馈横向加速度值来控制可转向前轮和可转向后轮的运行。

12.如权利要求11所述的方法，其中，阈值大约为15KPH。

13.如权利要求9所述的方法，其中，确定整体阿克曼角包括：根据前轮转向角和后轮转向角来确定整体阿克曼角。

14.如权利要求9所述的方法，其中，确定整体阿克曼角包括：

检测每个后轮的速度；以及

根据后轮之间的速度差来确定整体阿克曼角。

15.一种用于操纵车辆的方法，该车辆包括一对可转向前轮和一对可转向后轮，该方法包括：

检测至少一个可转向前轮的前轮转向角；以及

检测至少一个可转向后轮的后轮转向角；

检测车辆横摆率；

检测车速；

根据车辆横摆率来确定基于横摆的比例因数；

根据车速来确定基于速度的比例因数；

从后轮转向角、基于横摆的比例因数和基于速度的比例因数确定有效的后轮转向角值；

确定整体阿克曼角；

如果车速高于阈值速度，则根据前轮转向角和有效的后轮转向角来确定前馈横向加速度值；

如果车速等于或低于阈值速度，则根据前轮转向角、有效的后轮转向角和双阿克曼几何转向角值来确定前馈横向加速度值；以及

响应于前馈横向加速度值来控制可转向前轮和可转向后轮的运行，其中前馈横向加速度值有利于可转向前轮和可转向后轮的前馈控制。

16.如权利要求15所述的方法，进一步包括：当车速从第一车速值增加到第二车速值时，将基于速度的比例因数从第一大小减小到第二大小。

17.如权利要求16所述的方法，进一步包括：当车辆横摆率增加时，减小基于横摆的比例因数。

18.如权利要求17所述的方法，进一步包括：当车速从第一速度值增加到第二速度值时，将阿克曼比例因数从第一大小减小到第二大小。

19.如权利要求18所述的方法，其中，阈值大约为15KPH。