CN104139777A - 车辆行驶控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆行驶控制装置和一种车辆行驶控制方法。本发明计算一补偿扭矩，通过反映车辆驱动轮和从动轮间的速度差来防止车辆牵引，从而，与现有技术相比，使车辆行驶地更平稳。

Description

车辆行驶控制装置和方法

技术领域

本发明涉及一种车辆行驶控制技术。

背景技术

图1是说明一传统车辆发生扭力转向的起因。

在传统车辆中，一发动机被放置于车辆的前端，并且如图1所示的，一传动系向左右驱动轴15a和15b中之一倾斜。由于这种设计，在这种传统车辆中，左右驱动轴15a和15b的长度可能相互不同。

当向这种车辆的左右驱动轴15a和15b施加驱动扭矩时，所述车辆的左右轮侧10a和10b的转向节分别被施加不同的力矩。由于力矩的不同，不均匀的扭矩被施加于所述左右轮侧10a和10b，并因此作为操纵车辆的一作用力。

就是说，产生了一种引起车辆向较长驱动轴倾斜的现象。

这种现象被称为扭力转向。在发动机功率不高的低速状态下，所述操纵车辆的作用力也较小，因而这种现象不显著。然而，在从停止状态突然启动车辆而增加驱动力时，或者，在车辆行驶中突然加速车辆时，会发生所述扭力转向现象，并且所述车辆以车身向一侧倾斜的状态行驶。

通常，建议在最初启动车辆时降低驱动扭矩，以防止这种扭力转向现象。然而，这也存在一个问题：当降低驱动扭矩时，车辆的加速性能被弱化。

发明内容

考虑到这种背景，本发明的一方面是提供一种车辆行驶控制装置和一种车辆行驶控制方法，可以防止在突然启动或突然加速时发生车辆牵引现象。

本发明的另一方面是提供一种车辆行驶控制装置和一种车辆行驶控制方法，其中，一补偿扭矩通过反映车辆突然启动或突然加速车辆时驱动轮和从动轮的速度差来防止扭力转向，以使车辆可以平稳行驶。

根据本发明的一方面，提供一种车辆行驶控制装置，包括：一驱动控制单元，用于控制一由车辆发动机输出的驱动扭矩；一牵引补偿控制单元，用于控制一牵引补偿扭矩以补偿在所述驱动扭矩输出被传输至左右驱动轴时发生的车辆牵引；以及，一EPS控制单元，用于基于所述从牵引补偿控制单元处传输的牵引补偿扭矩来生成一转向辅助动力，进而向车辆的一车轮传输所述转向辅助动力。

根据本发明的另一方面，提供一种车辆行驶控制方法，包括：接收由车辆发动机输出的一驱动扭矩信息；基于所述驱动扭矩信息，为车辆计算一牵引补偿扭矩；以及，基于算得的牵引补偿扭矩来驱动一转向电机，从而向车辆的一车轮传输一转向辅助动力。

根据上述的本发明，可以最小化在车辆突然启动或突然加速时发生的所述牵引现象，从而提高车辆的行驶稳定性。

此外，用于防止车辆牵引的所述补偿扭矩可以由反映车辆驱动轮和从动轮间的速度差计算而得，从而可以向所述车辆的车轮传输一适当的、量级不多也不少的补偿扭矩。

附图说明

通过以下的详细描述和所附附图，本发明的上述及其他物体、特征和优点将是显而易见的，其中：

图1是说明一普通车辆的驱动轴的透视图；

图2是说明根据本发明一实施例的一种车辆行驶控制装置结构的框图；

图3是更详细说明根据本发明所述实施例的所述车辆行驶控制装置结构的框图；

图4是表示根据本发明一实施例的牵引补偿扭矩计算单元的补偿图的图表；以及

图5是说明根据本发明一实施例的车辆行驶控制方法的流程图。

具体实施方式

以下，将参考附图，对本发明的示例性实施例进行描述。在以下的描述中，不同附图中显示的相同元件将被标以相同的标号。此外，在以下本发明的描述中，当会造成本发明的主题不清楚时，将会省略对于本文所含的已知功能和构造的详细描述。

图2是说明根据本发明一实施例的一种车辆行驶控制装置结构的框图。

请参见图2，根据本发明一实施例，一种车辆行驶控制装置包括一传感单元30，所述传感单元包括数个安装在车辆上用以感应所述车辆运行状态的传感器；以及一电子控制单元40，用于生成一控制信号并将所述控制信号传输至所述车辆的每一组件，所述控制信号基于从所述传感单元30处收到的状态信息控制所述车辆行驶。

所述电子控制单元40包括一驱动控制单元210，用于控制一由车辆发动机50输出的驱动扭矩；以及，一EPS控制单元230，用于控制向车轮传输一由转向电机60生成的转向辅助动力。

详细来说，根据本发明一实施例，所述电子控制单元40包括一牵引补偿控制单元220，用于在判断车辆因由所述发动机50输出的驱动扭矩被传输至车辆的左右驱动轴而可能发生牵引时，计算一牵引补偿扭矩，从而使车辆的牵引得到补偿。所述由牵引补偿控制单元220计算而得的牵引补偿扭矩被传输至所述EPS控制单元230，用以使所述转向电机60生成一转向辅助动力。

图3是更详细说明根据本发明所述实施例的所述车辆行驶控制装置结构的框图。

请参见图3，如上所描述的，本发明的车辆行驶控制装置包括一传感单元30，所述传感单元包括数个安装在车辆上以感应所述车辆运行状态的传感器；以及，一电子控制单元40，用于生成一控制信号并将所述控制信号传输至所述车辆的每一组件，所述控制信号基于从所述传感单元30处收到的状态信息控制所述车辆行驶。

所述传感单元30包括一发动机速度传感器110，一扭矩传感器120，一车辆速度传感器150，以及一节气门位置传感器160。所述车辆速度传感器150根据车辆的行驶来感应车速，并生成一车速传感信号。所述节气门位置传感器160被安装在一车辆节流阀内，用以根据相应节流阀的启动值来感应启动总数（opening amount）和感应启动速度值，并生成一油门量（throttle amount）传感信号和一启动速度传感信号。所述扭矩传感器120从驾驶员操控方向盘来感应一转向扭矩。所述发动机速度传感器110探测发动机转轴的转动次数并生成一发动机速度信号。

此外，所述传感单元30包括一车轮速度传感器，用于感应车轮的轮转速。所述车轮速度传感器可以由一前轮速度传感器130 和一后轮速度传感器140构成；所述前轮速度传感器安装在车辆的前轮侧，用以感应前轮的转速并根据所述前轮转速输出一传感信号；所述后轮速度传感器安装在车辆的后轮侧，用以感应后轮的转速并根据所述后轮转速输出一传感信号。

所述前轮速度传感器130可以安装在左前轮和右前轮上。然而，本发明并不仅限于此，所述前轮速度传感器130可以仅安装在左右前轮之一上，用以感应转速。

所述后轮速度传感器140可以安装在左后轮和右后轮上。然而，本发明并不仅限于此，所述后轮速度传感器140可以仅安装在左右后轮之一上，用以感应转速。

所述驱动控制单元210可以包括：一驱动扭矩计算单元250，用于基于从所述节气门位置传感器160、车辆速度传感器150及发动机速度传感器110中任一处接收的信息，来计算一由所述发动机50输出的驱动扭矩；以及，一发动机控制单元270，用于控制所述发动机50的运行，这样，所述发动机50通过由所述驱动扭矩计算单元250算得的驱动扭矩来输出一扭矩。

所述EPS控制单元230包括一发动机电流控制单元410，所述牵引补偿控制单元220包括一速度偏差计算单元310、一扭矩偏置计算单元320和一牵引补偿扭矩计算单元330。

所述发动机电流控制单元410根据从所述扭矩传感器120处接收的扭矩信息和/或从所述车辆速度传感器150处接收的信息，控制一施加于所述转向电机60上的电流，从而，所述转向电机60可以生成一与方向盘操作相对应的转向辅助动力。根据本发明一实施例，在所述行驶控制装置中，所述发动机电流控制单元410可以向所述转向电机60施加电流，从而，即使没有操作方向盘也可以操纵车轮。

当通过所述驱动轴分别向车轮施加所述由车辆发动机50输出的驱动扭矩时，所述扭矩偏置计算单元320计算一施加于转向系统的扭矩偏置。

更具体来说，所述由发动机50输出的驱动扭矩通过左右驱动轴被传输至左右车轮，进而转动车轮。此时，即使向与所述发动机50连接的驱动轴的一侧端施加同样大小的驱动扭矩，传输至左前轮和右前轮的扭矩也会发生不同，这是因为所述左驱动轴和右驱动轴的长度不同。

此时，每一前轮与所述转向系统机械连接，所述转向系统包括，例如，一齿条、一转向轴和一方向盘。因此，在向各自前轮传输的驱动扭矩存在差异时，因所述驱动扭矩的不同而产生的一作用力也可能被传输至所述转向系统。所述因驱动扭矩的不同而施加于转向系统的作用力可以被驾驶员称作扭矩偏置。

所述扭矩偏置计算单元320用于计算因施加于车轮的不均匀扭矩间的差值而施加于所述转向系统的扭矩偏置。特别地，传输至左前轮侧的扭矩值与传输至右前轮侧的扭矩值间的不同是基于事先存于其中的左右驱动轴的长度值及由所述驱动扭矩计算单元250输出的驱动扭矩，而所述扭矩偏置可以从所述扭矩间算出的差值计算而得。

所述扭矩偏置计算单元320将算得的扭矩偏置传输至所述牵引补偿扭矩计算单元330，所述牵引补偿扭矩计算单元330计算一用于补偿所传输的扭矩偏置的牵引补偿扭矩。

在由所述牵引补偿扭矩计算单元330算得的牵引补偿扭矩被传输至所述发动机电流控制单元410、并且所述转向电机60因此生成一与所述牵引补偿扭矩相对应的转向辅助动力时，通过与所述转向电机60相连接的齿条向车轮传输所述转向辅助动力。

因此，当因所述驱动轴的长度差异而产生的作用力作为车轮转向力而作用于车轮上时，所述转向辅助动力被传输至车轮，使得使车轮转向的作用力可以被所述转向辅助动力抵消，车辆可以平稳行驶而不必遭受牵引现象。

此时，所述转向辅助动力的生成不仅要考虑由所述扭矩偏置计算单元320算得的扭矩偏置，还要考虑前轮和后轮间的轮转速偏差。

在车辆突然启动或突然加速而向车辆的前轮侧突然施加一较大驱动力时，前轮可能会发生打滑。当左右前轮中的任意一个发生打滑时，基于由所述扭矩偏置计算单元320算得的扭矩偏置的转向辅助动力，发生打滑的车轮常常比另一车轮侧旋转地更多。

更具体地说，请参见图1，事实上，发生打滑意味着地面与相对应的车轮间的摩擦力降低了。在图1中，当因为所述左驱动轴15a的长度长于所述右驱动轴15b的长度而在左侧发生所述牵引现象时，本发明一实施例中的所述牵引补偿扭矩计算单元330可以基于从所述扭矩偏置计算单元320传输的扭矩偏置而计算一牵引补偿扭矩。这样，所述转向电机60可以生成一转向辅助动力，使得所述前轮10a和10b向右转过一角度。此时，当打滑发生在前轮侧时，所述前轮与地面间的摩擦力降低。因此，扭力转向现象的发生会少于一固定值。因此，在此状态下没有发生打滑的情况下应用所述牵引补偿扭矩时，会产生应用过多补偿的问题。

考虑到这一点，根据本发明一实施例，在所述行驶控制装置中，所述牵引补偿控制单元220包括一速度偏差计算单元310，用于判断打滑的发生及打滑的等级，并且，所述牵引补偿扭矩计算单元330根据由所述速度偏差计算单元310传输的所述转速偏差，将一补偿增益应用于基于所述扭矩偏置算得的补偿扭矩中，从而计算一向所述发动机电流控制单元410传输的牵引补偿扭矩。

所述速度偏差计算单元310基于车辆行驶时前后轮的转速信息计算一转速片差(轮转速偏差)。就是说，在一前轮驱动车辆中，由所述发动机50产生的驱动扭矩仅被施加于前轮，而后轮跟随所述前轮的移动。因此，当发生打滑时，所述前轮的转速和所述后轮的转速在误差范围内具有相同的值。然而，当所述前轮的转速在超出误差范围内高于所述后轮的转速时，判断所述前轮发生打滑，并且可以根据偏差判断滑动量。就是说，当所述转速偏差很大时，可以判断发生了大量滑动。

因此，所述速度偏差计算单元310从所述前轮速度传感器130处接收所述前轮的转速信息并从所述后轮速度传感器140处接收所述后轮的转速信息，用以根据各个转速信息计算转速偏差（轮转速偏差）。

此外，所述牵引补偿扭矩计算单元330基于由所述扭矩偏置计算单元320算得的扭矩偏置和由所述速度偏差计算单元310算得的转速偏差，来计算一牵引补偿扭矩，并将所算得的牵引补偿扭矩值传输至所述发动机电流控制单元410。

当判断车辆发生了牵引时，所述牵引补偿扭矩计算单元330计算一牵引补偿扭矩，用以防止牵引。

作为判断发生牵引的参考，所述牵引补偿控制单元220可以使用由所述驱动扭矩计算单元250算得的驱动扭矩及其偏差、由所述扭矩偏置计算单元320算得的扭矩偏置，以及从所述发动机速度传感器110接收的发动机速度中的至少一种。

就是说，当计算得的驱动扭矩等于或高于一预设参考值，或者驱动扭矩偏差等于或大于一预设参考值时，当所述扭矩偏置等于或大于一预设参考值，或者当所述发动机速度等于或高于一预设参考值时，所述牵引补偿控制单元220可以判断处于牵引可能发生的状态，因而，允许向车辆的前轮施加一与所述牵引补偿扭矩相应的转向辅助动力。

当在计算牵引补偿扭矩时判断从所述车轮速度传感器130和140传输的前轮转速与后轮转速间存在偏差时，所述牵引补偿扭矩计算单元330可以通过由所述速度偏差计算单元310算得的轮转速偏差来判断发生了打滑，并基于预先储存其内的滑动补偿扭矩图来计算滑动补偿的牵引补偿。

图4是表示根据本发明一实施例的牵引补偿扭矩计算单元的补偿图的图表。

请参见图4，根据本发明一实施例，根据所述牵引补偿扭矩计算单元330的补偿图（滑动补偿扭矩图），可以设置一与车轮的轮转速偏差相应的滑动补偿增益。所述滑动补充增益是一数值，用于反映滑动对根据所述驱动扭矩偏差而生成的牵引补偿扭矩的影响。当没有发生打滑时，向所述发动机电流控制单元410传输基于扭矩偏置算得的牵引补偿扭矩原值，当发生打滑时，根据滑动量来减少基于扭矩偏置算得的牵引补偿扭矩，然后，向所述发动机电流控制单元410传输所述被减少的牵引补偿扭矩。

如上所述的，当驱动轮（前轮驱动车辆的前轮）发生打滑时，可以判断，所述驱动轮所在的底面与所述驱动轮之间的摩擦力减少了。因此，当基于扭矩偏置算得的牵引补偿扭矩是“A”时，可以操纵所述驱动轮以充分防止车辆的牵引，即使一小于“A”的扭矩被作为一牵引补偿扭矩传输至所述发动机电流控制单元410。

考虑到这一点，本发明一实施例中使用一滑动补偿增益。具体地，所述牵引补偿扭矩计算单元330基于扭矩偏置计算一与“A”相应的牵引补偿扭矩，当根据转速偏差获得一滑动补偿增益“α”时，所述牵引补偿扭矩计算单元330将所述滑动补偿增益应用于所述与A对应的牵引补偿扭矩以算得“αA”。此时，“αA”小于“A”，并且，最终算得的“αA”将是传输至所述发动机电流控制单元410的牵引补偿扭矩。

在所述滑动补偿扭矩图中，所述滑动补偿增益值被设置成：当转速偏差值增加时，所述滑动补偿增益值降低，因为判断发生了大量的滑动；以及，当转速偏差值等于或大于一预设转速偏差值时，所述滑动补偿增益值始终保持。

图5是说明根据本发明一实施例的车辆行驶控制方法的流程图。

请参见图5，根据本发明一实施例的一种车辆形式控制方法，首先，从所述驱动扭矩计算单元250接收一经计算并由车辆发动机输出的驱动扭矩信息（S110）。

所述牵引补偿控制单元220可以判断车辆是否因突然启动或突然加速而发生一牵引现象（S120），当判断所述牵引现象可能发生时，所述扭矩偏置计算单元320基于，在由所述发动机50输出的驱动扭矩被传输至左右驱动轴时通过左右驱动轴而施加于各自车轮的驱动扭矩偏差来计算一扭矩偏置（S130）。

此时，所述牵引补偿控制单元220可以基于由所述驱动扭矩计算单元250算得的驱动扭矩及其偏差、扭矩偏置及从所述发动机速度传感器110处接收的发动机速度中的至少一个信息项来判断是否发生牵引现象（S120）。

所述速度偏差计算单元310接收车辆前轮和后轮的转速信息，以计算所述前轮转速和后轮转速间的偏差；所述牵引补偿扭矩计算单元330 基于扭矩偏置和转速偏差来计算牵引补偿扭矩。所述牵引补偿扭矩计算单元330可以基于由所述扭矩偏置计算单元320算得的扭矩偏置来计算牵引补偿，并通过将一取决于转速偏差的滑动补偿增益应用于所算得的牵引补偿扭矩来最终计算牵引补偿扭矩（S140）。

将在步骤S140中最终算得的牵引补偿扭矩传输至所述发动机电流控制单元410，所述发动机电流控制单元410通过向所述转向电机60施加电流来控制所述转向电机60的驱动，从而，所述转向电机60可以生成一与所述牵引补偿扭矩相应的转向辅助动力（S150）。

所述由转向电机60生成的转向辅助动力通过齿条被传输至车轮，从而使车轮向着抵消车辆牵引的方向转向。

尽管为了说明的目的而描述了本发明的实施例，本领域技术人员将理解的是，在不脱离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神下，多种修改或替换是可行的。因此，本发明中公开的实施例是旨在阐述本发明的技术思路的范围，本发明的范围不限于所述实施例。

Claims (8)

1. 一种车辆行驶控制装置，包括：

一驱动控制单元，用于控制由一车辆发动机输出的驱动扭矩；

一牵引补偿控制单元，用于控制一牵引补偿扭矩以补偿在所述驱动扭矩输出被传输至左右驱动轴时发生的车辆牵引；以及，

一EPS控制单元，用于基于所述从牵引补偿控制单元处传输的牵引补偿扭矩生成一转向辅助动力，进而向车辆的一车轮传输所述转向辅助动力。

2. 如权利要求1所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，所诉牵引补偿控制单元包括：

一扭矩偏置计算单元，用于基于在由所述车辆发动机输出的驱动扭矩被传输至所述左右驱动轴时所产生的驱动扭矩偏差来计算一扭矩偏置；

一速度偏差计算单元，用于从一车轮速度传感器处接收车辆前轮和后轮的转速信息，并根据各个所接收的转速信息来计算转速偏差；以及，

一牵引补偿扭矩计算单元，用于基于算得的扭矩偏置和转速偏差来计算所述牵引补偿扭矩，从而生成一转向辅助动力。

3. 如权利要求2所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，所述牵引补偿扭矩计算单元计算所述牵引补偿扭矩，用以抵消由所述扭矩偏置计算单元算得的扭矩偏置。

4. 如权利要求2所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，所述牵引补偿扭矩极端单元基于一预存的滑动补偿扭矩图、算得的转速偏差及扭矩偏置来计算所述牵引补偿扭矩。

5. 如权利要求4所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，所述滑动补偿扭矩图被设置为：设置一与所述转速偏差相对应的滑动补偿增益，并且，当所述转速偏差值增加时，所述滑动补偿增益值降低，而当所述转速偏差值等于或大于一预设转速偏差值时，所述滑动补偿增益值始终保持。

6. 如权利要求1所述的车辆行驶控制装置，其特征在于，当所述扭矩偏置等于或大于一预设参考值，或者，当从所述传感器处接收的发动机速度等于或大于一预设参考值时，所述牵引补偿控制单元判断车辆发生牵引并计算所述牵引补偿扭矩。

7. 一种车辆行驶控制方法，包括：

接收由一车辆发动机输出的一驱动扭矩信息；

基于所述驱动扭矩信息为车辆计算一牵引补偿扭矩；以及，

基于算得的牵引补偿扭矩来驱动一转向电机，从而向车辆的一车轮传输一转向辅助动力。

8. 如权利要求7所述的车辆行驶控制方法，其特征在于，所述牵引补偿扭矩的计算包括：

接收车辆前轮和后轮的转速信息，以计算所述前轮转速和后轮转速间的偏差；以及，

其中，基于所述驱动扭矩信息和所述转速间的偏差来计算所述牵引补偿扭矩。