CN106741163B - 一种车辆转向的控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种车辆转向的控制方法和装置，根据代表驾驶员转向需求的转向电信号，利用预设的转向电信号与转向半径和转向方向之间的对应关系，得到转向半径和转向方向，再根据转向半径、发动机转速和变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量，根据计算得到排量和转向半径对变量泵进行调节。以转向需求、发动机转速、变速箱输出转速为输入，无论发动机处于什么工况，变速箱处于什么档位，时时调节液压系统的变量泵，实现车辆转向的精确控制，改善驾驶体验。

Description

一种车辆转向的控制方法和装置

技术领域

本发明涉及车辆转向领域，更具体地说，涉及一种车辆转向的控制方法和装置。

背景技术

目前，双流转向机构的控制为机械控制。双流转向机构主要由左右两组行星排组成。车辆的转向也是通过这两组行星排的输出转速速差实现的。行星排的一路输入为发动机依此经分动箱、变速箱到行星排齿圈，此为机械流；行星排的另一路输入为发动机依此经分动箱、液压系统到行星排太阳轮，此为液压流。其中两侧液压流中有一侧多一个惰轮，使两侧液压流输入反向，形成速差实现转向。液压系统由一个变量泵和一个定量马达组成。驾驶员通过操控方向盘等经过机械连接，直接控制泵的排量，两侧行成速差，实现车辆的转向控制。但是，现有的这种机械式的转向控制方式，控制精度较差。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种车辆转向的控制方法和装置，欲实现提高控制精度的目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种车辆转向的控制方法，包括：

获取车辆的转向电信号；

根据所述转向电信号，计算得到转向半径和转向方向；

获取发动机转速和变速箱输出转速；

根据所述转向半径、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量；

根据计算得到的所述排量和所述转向方向对所述变量泵进行调节。

优选的，计算所述排量的公式为：

其中，V_泵为液压系统的变量泵的排量，R为转向半径，B为两侧车轮中心距，n_变为变速箱输出转速，n_发为发动机转速，k₁为变速箱到行星排齿圈的传动比，k为行星排特性参数，k₂为液压系统的马达到行星排太阳轮的传动比，η₁为变速箱到行星排齿圈的传动效率，η₂为液压系统的马达到行星排太阳轮的传动效率，η_液为液压系统效率，V_马达为液压系统的马达的排量。

优选的，在所述根据所述转向半径、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量前，还包括：

根据所述变速箱输出转速，计算得到转向半径下限值；

判断根据所述转向电信号计算得到转向半径是否大于所述转向半径下限值，若是，则执行所述根据所述转向半径、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量的步骤，若否，则根据所述转向半径下限、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量。

优选的，计算所述转向半径下限值的公式为：

其中，R₁为转向半径下限值，k_终传动为车速与行星架的比例，k为行星排特性参数，k₁为变速箱到行星排齿圈的传动比，n_变为变速箱输出转速，η₁为变速箱到行星排齿圈的传动效率，为地面横向附着系数，g为重力加速度。

一种车辆转向的控制装置，包括：

第一获取单元，用于获取车辆的转向电信号；

第一计算单元，用于根据所述转向电信号，计算得到转向半径和转向方向；

第二获取单元，用于获取发动机转速和变速箱输出转速；

第二计算单元，用于根据所述转向半径、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量；

排量控制单元，用于根据计算得到的所述排量和所述转向方向对所述变量泵进行调节。

优选的，所述第二计算单元，具体用于：

根据所述转向半径、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，利用泵排量公式计算得到液压系统的变量泵的排量，所述泵排量公式为：

其中，V_泵为液压系统的变量泵的排量，R为转向半径，B为两侧车轮中心距，n_变为变速箱输出转速，n_发为发动机转速，k₁为变速箱到行星排齿圈的传动比，k为行星排特性参数，k₂为液压系统的马达到行星排太阳轮的传动比，η₁为变速箱到行星排齿圈的传动效率，η₂为液压系统的马达到行星排太阳轮的传动效率，η_液为液压系统效率，V_马达为液压系统的马达的排量。

优选的，所述装置还包括：

第三计算单元，用于根据所述变速箱输出转速，计算得到转向半径下限值；

判断单元，用于判断根据所述转向电信号计算得到转向半径是否大于所述转向半径下限值，若是，则执行第二计算单元，若否，则执行第四计算单元；

第四计算单元，用于根据所述转向半径下限、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量。

优选的，所述第三计算单元，具体用于：

根据所述变速箱输出转速，利用转向半径下限公式计算得到转向半径下限值，所述转向半径下限公式为：

其中，R₁为转向半径下限值，k_终传动为车速与行星架的比例，k为行星排特性参数，k₁为变速箱到行星排齿圈的传动比，n_变为变速箱输出转速，η₁为变速箱到行星排齿圈的传动效率，为地面横向附着系数，g为重力加速度。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的一种车辆转向的控制方法和装置，根据代表驾驶员转向需求的转向电信号，利用预设转向电信号与转向半径和转向方向之间的对应关系，计算得到转向半径和转向方向，再根据转向半径、发动机转速和变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量，根据计算得到排量和转向半径对变量泵进行调节。以转向需求、发动机转速、变速箱输出转速为输入，无论发动机处于什么工况，变速箱处于什么档位，时时调节液压系统的变量泵，实现车辆转向的精确控制，改善驾驶体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种车辆转向的控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种车辆转向的控制方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种车辆转向的控制装置的示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种车辆转向的控制装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心思想是通过电控单元对液压系统的变量泵进行排量控制，进而实现车辆转向的精确控制，改善驾驶体验。电控单元(ECU，Electronic Control Unit)，用于发动机控制、液压系统控制、整车控制等的电子控制器，也简称控制器，内部集成控制算法来实现各系统功能。

参见图1所示，为本发明实施例提供的一种车辆转向的控制方法的流程图，包括：

步骤S11：电控单元获取车辆的转向电信号。

利用转向角度传感器采集方向盘或者转向手柄的转向角度并转化为转向电信号。电控单元从转向角度传感器获取车辆的转向电信号。

步骤S12：电控单元根据所述转向电信号，计算得到转向半径和转向方向。

转向电信号为电压值，预先设定转向电信号与转向半径和转向方向的对应关系，在获取转向电压信号后，根据预设的对应关系，计算得到转向半径和转向方向。

步骤S13：电控单元获取发动机转速和变速箱输出转速。

利用第一转速传感器采集变速箱输出转速，并利用第二转速传感器采集发送机转速。电控单元分别从第一转数传感器和第二转速传感器获取变速箱输出转速和发送机转速。

步骤S14：电控单元根据所述转向半径、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量。

转向半径、发动机转速、变速箱输出转速以及变量泵的排量之间存在一定的对应关系，在得到转向半径、发动机转速和变速箱输出转速，利用该对应关系计算得到液压系统的变量泵的排量，进而调节变量泵的斜盘倾角角度以控制排量大小。

步骤S15：电控单元根据计算得到的所述排量和转向方向对所述变量泵进行调节。

根据计算得到转向方向的不同，对变量泵斜盘的倾角进行不同方向的控制实现转向不同方向的控制，并根据排量的不同值对变量泵斜盘的倾角角度进行调节实现不同排量大小的控制。进而实现了车辆转向的精确控制。

本实施例提供的车辆转向的控制方法，车辆的电控单元根据代表驾驶员转向需求的转向电信号，利用预设规则计算得到转向半径和转向方向，再根据转向半径、发动机转速和变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量，根据计算得到排量和转向半径对变量泵进行调节。以转向需求、发动机转速、变速箱输出转速为输入，无论发动机处于什么工况，变速箱处于什么档位，时时调节液压系统的变量泵，实现车辆转向的精确控制，改善了驾驶体验。

下面详细介绍本发明实施例提供的车辆转向的控制方法能够实现对双流转向机构精确控制的原理：

以车辆左转为例进行如下说明，车辆的转向是通过两侧车轮速度差实现的，转向半径与左右两侧车速的关系为：

式中，R为转向半径(m)，B为两侧车轮中心距(m)，V₁为左侧车速(km/h)，V₂为右侧车速(km/h)。

行星排由太阳轮、齿圈和行星架三个元件构成，其传动特点是两路有效输入决定一路有效输出。左右两侧行星排齿圈的转速一样，计算公式为：

式中，n_q为行星排齿圈转速(rpm)，n_变为变速箱输出转速(rpm)，k₁为变速箱到行星排齿圈传动比，η₁为变速箱到行星排齿圈传动效率。

左右两侧行星排太阳轮的转速大小相等，方向相反，左右两侧行星排太阳轮转速公式为：

式中，n_t左为左侧行星排太阳轮转速(rpm)，n_t右为右侧行星排太阳轮转速(rpm)，V_泵为液压系统的变量泵的排量(cc/r)，n_发为发动机转速(rpm)，V_马达为液压系统的马达的排量(cc/r)，k₂为液压系统的马达到行星排太阳轮的传动比，η₂为液压系统的马达到行星排太阳轮的传动效率。左右两侧行星排太阳轮转速方向与发动机转速同向为正。左转时左侧行星排太阳轮转速方向为负，右侧行星排太阳轮转速方向为正。

行星排转速计算公式为：

n_t+k×n_q＝(1+k)×n_j (5)

式中，n_t为行星排太阳轮转速(rpm)，n_q为行星排齿圈转速(rpm)，n_j为行星架转速(rpm)，k为行星排特性参数。

行星排行星架的输出转速经过机械传动机构最终传递到车辆，行星架转速与同侧车速的关系为：

v＝k_终传动×n_j (6)

式中，v为车速，k_终传动为车速与行星排行星架转速的比例。

根据公式(1)～(6)可得到泵排量公式为：

其中，η_液为液压系统效率。泵排量的公式右侧，未知量只有转向半径、变速箱输出转速和发动机转速，其它参数均通过预先设定。因此，电控单元获取转向电信号、发动机转速和变速箱输出转速后，对根据转向电信号得到转向半径和转向方向。进而利用泵排量公式计算得到液压系统的变量泵的排量。

进一步的为避免高车速急转弯导致的车辆侧滑甚至翻车情况。本发明实施例提供另一种车辆转向的控制方法，参见图2所示，其中步骤S21、S21、S22、S23、S26、S28分别与步骤S11、S12、S13、S14、S15相同，该方法包括：

步骤S21：电控单元获取车辆的转向电信号。

步骤S22：电控单元根据所述转向电信号，计算得到转向半径和转向方向。

步骤S23：电控单元获取发动机转速和变速箱输出转速。

步骤S24：电控单元根据变速箱输出转速，计算得到转向半径下限值。

车辆转向会产生一定的离心力，当离心力大于地面附着力时，车辆会发生侧滑，影响安全性。所以需要控制转向离心力不大于地面附着力：

式中，m为整车质量(kg)，为地面横向附着系数，g为重力加速度(m/s²)。

根据公式(2)～(7)可得到转向半径下限值的公式为：

其中，R₁为转向半径下限值，k_终传动为车速与行星架的比例，k为行星排特性参数，k₁为变速箱到行星排齿圈的传动比，n_变为变速箱输出转速，η₁为变速箱到行星排齿圈的传动效率。

步骤S25：电控单元判断根据所述转向电信号计算得到转向半径是否大于所述转向半径下限值，若是，则执行步骤S26，若否，则执行步骤27。

步骤S26：控单元根据转向半径、发动机转速和变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量。

步骤S27：根据转向半径下限、发动机转速和变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量。

步骤S28：电控单元根据计算得到的变量泵的排量和转向方向对变量泵进行调节。

本实施例提供的另一种车辆转向的控制方法，不但实现双流转向机构的精准转向的控制，进一步的实现高车速转向防侧滑功能。本方法尤其适用于在操纵遥控车辆时，操控者不在车内，不能很好的判断整车的行驶状态，容易出现高速急转向的情况。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。

下述为本发明装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。

本发明实施例提供一种车辆转向的控制装置，参见图3所示，该装置包括：

第一获取单元11，用于获取车辆的转向电信号；

第一计算单元12，用于根据所述转向电信号，计算得到转向半径和转向方向；

第二获取单元13，用于获取发动机转速和变速箱输出转速；

第二计算单元14，用于根据所述转向半径、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量；

排量控制单元15，用于根据计算得到的所述排量和转向方向对所述变量泵进行调节。

本实施例提供的车辆转向的控制装置，为车辆的电控单元的一部分，第一计算单元12根据代表驾驶员转向需求的转向电信号，利用预设规则计算得到转向半径和转向方向，第二计算单元14根据转向半径、发动机转速和变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量，排量控制单元15根据计算得到的所述排量和转向方向对所述变量泵进行调节。以转向需求、发动机转速、变速箱输出转速为输入，无论发动机处于什么工况，变速箱处于什么档位，时时调节液压系统的变量泵，实现车辆转向的精确控制，改善驾驶体验。

具体的，所述第二计算单元，用于：

根据所述转向半径、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，利用泵排量公式计算得到液压系统的变量泵的排量，所述泵排量公式为：

其中，V_泵为液压系统的变量泵的排量，R为转向半径，B为两侧车轮中心距，n_变为变速箱输出转速，n_发为发动机转速，k₁为变速箱到行星排齿圈的传动比，k为行星排特性参数，k₂为液压系统的马达到行星排太阳轮的传动比，η₁为变速箱到行星排齿圈的传动效率，η₂为液压系统的马达到行星排太阳轮的传动效率，η_液为液压系统效率，V_马达为液压系统的马达的排量。

本发明实施例提供另一种车辆转向的控制装置，参见图4所示，该装置包括：

第一获取单元11，用于获取车辆的转向电信号；

第一计算单元12，用于根据所述转向电信号，计算得到转向半径和转向方向；

第二获取单元13，用于获取发动机转速和变速箱输出转速；

第二计算单元14，用于根据所述转向半径、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量；

排量控制单元15，用于根据计算得到的所述排量和转向方向对所述变量泵进行调节。

第三计算单元16，用于根据所述变速箱输出转速，计算得到转向半径下限值；

判断单元17，用于判断根据所述转向电信号计算得到转向半径是否大于所述转向半径下限值，若是，则执行第二计算单元14，若否，则执行第四计算单元18；

第四计算单元18，用于根据所述转向半径下限、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量。

具体的，第三计算单元16，用于：

根据所述变速箱输出转速，利用转向半径下限公式计算得到转向半径下限值，所述转向半径下限公式为：

其中，R₁为转向半径下限值，k_终传动为车速与行星架的比例，k为行星排特性参数，k₁为变速箱到行星排齿圈的传动比，n_变为变速箱输出转速，η₁为变速箱到行星排齿圈的传动效率，为地面横向附着系数，g为重力加速度

对于装置实施例而言，由于其基本相应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对本发明所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种车辆转向的控制方法，其特征在于，包括：

获取车辆的转向电信号；

根据所述转向电信号，计算得到转向半径和转向方向；

获取发动机转速和变速箱输出转速；

根据所述转向半径、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量；

根据计算得到的所述排量和所述转向方向对所述变量泵进行调节；

计算所述排量的公式为：

其中，V_泵为液压系统的变量泵的排量，R为转向半径，B为两侧车轮中心距，n_变为变速箱输出转速，n_发为发动机转速，k₁为变速箱到行星排齿圈的传动比，k为行星排特性参数，k₂为液压系统的马达到行星排太阳轮的传动比，η₁为变速箱到行星排齿圈的传动效率，η₂为液压系统的马达到行星排太阳轮的传动效率，η_液为液压系统效率，V_马达为液压系统的马达的排量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述转向半径、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量前，还包括：

根据所述变速箱输出转速，计算得到转向半径下限值；

判断根据所述转向电信号计算得到转向半径是否大于所述转向半径下限值，若是，则执行所述根据所述转向半径、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量的步骤，若否，则根据所述转向半径下限、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算所述转向半径下限值的公式为：

其中，R₁为转向半径下限值，k_终传动为车速与行星架的比例，k为行星排特性参数，k₁为变速箱到行星排齿圈的传动比，n_变为变速箱输出转速，η₁为变速箱到行星排齿圈的传动效率，为地面横向附着系数，g为重力加速度。

4.一种车辆转向的控制装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于获取车辆的转向电信号；

第一计算单元，用于根据所述转向电信号，计算得到转向半径和转向方向；

第二获取单元，用于获取发动机转速和变速箱输出转速；

第二计算单元，用于根据所述转向半径、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量；

排量控制单元，用于根据计算得到的所述排量和转向方向对所述变量泵进行调节；

所述第二计算单元，具体用于：

根据所述转向半径、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，利用泵排量公式计算得到液压系统的变量泵的排量，所述泵排量公式为：

其中，V_泵为液压系统的变量泵的排量，R为转向半径，B为两侧车轮中心距，n_变为变速箱输出转速，n_发为发动机转速，k₁为变速箱到行星排齿圈的传动比，k为行星排特性参数，k₂为液压系统的马达到行星排太阳轮的传动比，η₁为变速箱到行星排齿圈的传动效率，η₂为液压系统的马达到行星排太阳轮的传动效率，η_液为液压系统效率，V_马达为液压系统的马达的排量。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括：

第三计算单元，用于根据所述变速箱输出转速，计算得到转向半径下限值；

判断单元，用于判断根据所述转向电信号计算得到转向半径是否大于所述转向半径下限值，若是，则执行第二计算单元，若否，则执行第四计算单元；

第四计算单元，用于根据所述转向半径下限、所述发动机转速和所述变速箱输出转速，计算得到液压系统的变量泵的排量。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第三计算单元，具体用于：

根据所述变速箱输出转速，利用转向半径下限公式计算得到转向半径下限值，所述转向半径下限公式为：

其中，R₁为转向半径下限值，k_终传动为车速与行星架的比例，k为行星排特性参数，k₁为变速箱到行星排齿圈的传动比，n_变为变速箱输出转速，η₁为变速箱到行星排齿圈的传动效率，为地面横向附着系数，g为重力加速度。