CN107074059B - 用于调节机动车辆行为的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制机动车辆的动力学行为的方法，尤其是通过包括至少三个转向车轮的车辆的后转向车轮(a2)的转向角的方式，其中，对于所述后车轮(a2)的设置通过可以具有不同值的调节参数(Tgs)与对于前车轮(a1)的设置有关，这些值可由用户根据所述用户所期望的所述车辆的行为模式通过控制的方式而获得。

Description

用于调节机动车辆行为的方法

技术领域

本发明产生于用于机动车辆的控制系统的领域。

背景技术

常规地，已知机动车辆设置有车架、驾驶室以及通过悬挂机构连接至车架的车轮，其中，前转向车轮由方向盘控制，所述方向盘由车辆驾驶室中的驾驶员操作。

为了在同一车辆上提供不同级别的驾驶舒适度，已知提出不同模式的车辆行为。这些不同模式是由驾驶员选择的并且允许改变车辆的若干操作参数，如，可被制作得更硬或更软的减震器的特性、不同制动器和加速器踏板的特性行程、转向响应性等。

然而，尽管通过增加系统的响应性，车辆是运动型的，或者通过促进低油耗，车辆是经济型的，但是对车辆的动力学行为的这些修改并不使得可以提供广泛不同的驾驶感受。

发明内容

本发明提出能够调节车辆的动力学行为，从而使得通过利用驾驶员可获得的简单控制，车辆可以具有跑车的行为或者轿车的非常不同的行为。

本发明的原创性在于由本申请人开发的对用于控制后车轮转向的设备的特定使用。有利地，这一使用可以结合用于修改车辆的动力学行为的设备中的一些设备。

文献FR 2 864 001实际上公开了通过控制车辆后车轮的转向(称作4WS)来提高车辆的行为，并因此提高驾驶员的安全性和驾驶舒适度；这一控制取决于前车轮的转向角、关于车辆移动的数据(尤其是车辆速度)以及对后车轮的转向角的预先设置。

然而，允许车辆采用可能不考虑驾驶员的努力或道路状况的最稳定行为的这种方法不适用于如以上所解释的多模式驾驶。此外，为了定义特定驾驶模式，所述参数无法被驾驶员修改。

本发明通过根据车辆的所选择的不同行为模式来适配4WS系统的控制参数，使得可以提供针对用户的非常不同的道路行为和驾驶感受。

利用一种用于控制机动车辆的动力学行为的方法，尤其是通过包括至少三个转向车轮的车辆的后转向车轮的转向角实现了本发明，其中，对于后车轮的设置通过可以具有不同值的调节参数与对于前车轮的设置有关，这些值可由用户根据用户所期望的车辆的行为模式通过控制的方式而获得。

通过提供修改4WS控制的可能性，可以通过修改车辆的尤其是对转弯的校正来向驾驶员提供新的驾驶感受。

附图说明

通过研究一些作为示例给出的实施例的详细描述将更好地理解本发明，所述实施例决非限制性的并通过附图被展示，在附图中：

-图1和图2是根据本发明的一个方面的配备有4WS控制系统的车辆的示意图，

-图3是轮胎的示意图，展示了本发明背景下的计算步骤。

具体实施方式

如可以在图1中看到的，车辆1包括车架2、两个前转向车轮3和4以及两个后转向车轮5和6。

车辆1补充了转向系统7，所述转向系统包括：安排在前车轮3与4之间的齿条8、能够根据所接收的指令经由齿条8从车辆驾驶员可使用的方向盘(未示出)对前车轮3和4进行机械地或电性地定向的齿条致动器9。

根据本发明的方面之一，车辆包括转向辅助控制系统10，所述转向辅助控制系统包括：控制单元11；传感器12，所述传感器针对所述前车轮3和4的转向位置，例如定位在所述致动器9上；传感器13，所述传感器针对所述前车轮的旋转速度，允许确定所述车辆的速度V；传感器14，所述传感器针对所述车辆的偏航速率

或这一值的估计量，所述偏航速率是所述车辆沿竖直轴绕其重心的旋转速度；以及传感器15，所述传感器针对相对于所述车辆的重心的横向加速度，或这一值的估计量。

并且，系统10包括针对后车轮5和6的转向角的传感器17和18以及允许定向所述后车轮5和6的致动器19和20。然而，单个传感器17和单个致动器19可能足以检测所述后车轮5和6的转向角和定向。所述位置和速度传感器可以属于光或磁类型(例如，霍尔效应传感器)，尽管所述传感器是非旋转的，但其与附接至可移动部分的编码器协同操作。

控制单元11可以以微处理器的形式生产，所述微处理器配备有随机存取存储器、只读存储器、中央处理器以及允许接收来自传感器的信息并尤其是向致动器19和20传输指令的输入/输出接口。

更确切地，控制单元11包括输入块12，所述输入块接收来自传感器12至14的信号，尤其是车辆速度V、偏航速率

以及前车轮的角度α₁、α₂。车辆速度可以通过取如由防抱死制动系统的传感器测量的前车轮或后车轮的速度的平均值而获得。在这种情况下，每个车轮提供一个传感器13，为了提供关于车辆速度的信息，所述防抱死制动系统包括连接至控制单元11的输入端的输出端。替代性地，每个传感器13连接至控制单元11的输入端，然后控制单元11计算车轮速度的平均值。

根据本发明，可以依据针对车辆所选择的动力学性能模式来修改4WS系统的特性。4WS设备或系统具有如期望地起作用的关于汽车的转向半径的特性。有利地参考文献FR 2864 001至FR 2 864 004，以用于关于4WS设备的进一步解释。

然而，主要特性如下：在低速时，后车轮在与前车轮相反的方向上转向，因此所述系统使提高操纵性和灵活性的转向半径减小。然后汽车响应迅速并且容易产生偏航。

然而，在高速时，后车轮在前车轮的方向上转向。在避免的情况下，汽车转向犹如其在横向地移动，这减少了自身的旋转，并且允许阻止转弯处的离心力。车辆的行为因此变得更加稳定。

因此，4WS是一种具有根据所期望的行为来改变汽车偏航的能力的系统。

为了建立对偏航的个性化的控制，使用自行车模型，参照图2被应用至4WS车辆。在本文中：

-D₁是前轴的漂移的刚度，

-D₂是后轴的漂移的刚度，

-L₁是前轴与车辆的重心之间的距离，

-L₂是后轴与车辆的重心之间的距离，

-M是车辆的质量。

使用以上标记，投射到横向轴(力)和竖直轴(时刻)的动力学方程是：

其中，F_Y1表示施加至前车轮的横向力，并且F_Y2表示施加至后车轮的横向力，I_z是车辆的绕穿过其重心的竖直轴的惯性。

注意，车辆参考系不是伽利略参考系，因此横向加速度是：

其中：V是具有重心的速度向量在车辆的纵向轴上的投影。Vy是具有重心的速度向量在车辆的横向轴上的投影。

其次，如果我们作出以下假设：

-漂移角很小，

-速度与其他值相比缓慢变化，

然后我们可以说：

假设纵向速度V不会随时间变化太快，则：

因此：

所述建模未考虑纵向力Fx。

对于低漂移，引导力F_Yi(i对于前轴等于1，并且对于后轴等于2)与轮胎漂移成比例。在这一线性区域中，轮胎漂移刚度被称作Di，Fyi与漂移δi之间的比率，因此给出：

F_Yi＝-Di×δi

根据以上方程和对小角度的假设，可以通过以下公式根据2WS车辆(后车轮不转向的车辆)的增益(T_gs)和偏航行为来表达4WS车辆的偏航行为：

换句话说，车辆的偏航行为可以被表示为：

其中

并且

因此偏航增益取决于两个标准：

-仅取决于车辆的物理特性的标准，

-可调节的增益T_gs，假设其对于2WS车辆而言等于1。

与所述假设和所定义的建模关联的这一结果允许对车辆的偏航增益T_gs进行调节。通过向用户提供能够修改这一偏航增益T_gs的可能性，所述偏航增益T_gs要么来自预先固定的值要么单独来自值范围，用户能够发现不同车辆的偏航行为，所述不同车辆的范围可以从小的灵活城市车辆到在高速时更稳定的轿车。可以在其他车辆上标识T_gs的这些值并且经由特定接口使其对于用户是可获得的。

更确切地，从对其而言所述值

是已知的2WS车辆，为了找到这一车辆的行为，有待施加的增益T_gs是

然后利用公式从T_gs直接计算后角度：

α₂＝(1-T_gs)α₁

根据本发明的优选变体，为了变得完全舒适并且放大所感知的感觉差异，用于改变汽车的偏航行为的系统可以补充受控的减震系统。实际上，当车辆非常灵活时，必须通过强化悬挂减震来保持车身水平。

可以以本申请人的名义参考文献FR2971457以获得这种受控减震器的功能的详情。

为了总结所述功能，可以根据各种参数单独控制这种减震器。

这一关联使得可以在总体安全性上增大对于偏航增益T_gs的可能值可用的范围，并且对于驾驶员而言增强了在不同车辆的车轮后面的感觉。

根据本发明的实施例，可以由驾驶员选择三种不同的驾驶模式(“运动”、“舒适/生态”或“空挡”)以及个性化模式，这些模式对应于减震器和4WS的预定义设置。

可变减震系统筛选道路轮廓以获得最优舒适度。实际上，所述系统可以促进道路筛选和乘客舒适度(“舒适/生态”模式)，或者为了支持运动型驾驶(“运动”模式)的单调运动而真正地保持住车身。

以下表格示出了可变的减震规律，根据各种模式指示相对减震水平和操纵性。

在以下表格中，字母S被用作标准的缩写并且意味着对于相对于将成为相同范围的车辆的设置所指示的行为而言，减震器和后车轮的转向控制未被修改，所述设置来自于计算和测试，如已知的。

指示符“+”、“++”或“+++”意味着所指示的行为相对于标准被增强，“+”标志的数量反映在调整和控制减震器期间以及在控制后车轮的转向期间对所期望行为的提高的程度。

相反，指示符“-”或“--”或“---”意味着所指示的行为在调节和控制减震器期间具有低加权，并且在控制后车轮的转向期间，“-”标志的数量越大，则加权越低。

根据呈现的表格结合对减震器的调整，4WS设备根据所选择的模式还具有不同设置，如以上所解释的。

以下表格指示在类似于前述表格的呈现中4WS设备的设置的改变。

采用与前述表格中相同的方式，对所述值T_gs的设置可以与车辆速度关联。

总之，可变减震器的组合使得可以处理竖直寄生移动以及调制道路反馈的感觉(硬或软)，其中，管理横向移动的4WS设备通过结合更大范围中的效率允许更大的多样性。

具体地，如在两个表格中所展示的，在专用于‘车身保持侧倾’和‘快车道变更’的行中，当车辆非常灵活(“运动”模式)时，为了保持车身水平，其对于硬化悬挂的减震显得很有用。结合具有更大偏航的减震的这一设置对于后车轮的转向也允许更高的可能值，其增强了这一“运动”模式中的运动型驾驶感觉。

因此，对于可变减震器的使用使得可以在对仅配备有4WS设备的车辆的悬挂进行设置的过程中补偿必要折衷，所述折衷限制其效果。

为了使调整对于驾驶员而言更加直观，中央控制按钮允许从若干可获得的模式中选择用于特定驾驶体验的模式。同样，可以提供所谓的“专家”模式，其中，对T_gs的设置可以由驾驶员改进，如悬挂设置。

有利地，用于调节车辆操作的其他参数可以与每种模式相结合，所述参数为光、声音或嗅觉环境、座位调整、踏板反馈(更加符合动力学或较不符合动力学)、驾驶杆的响应性、转向辅助的增大、速度计信息、显示器上可获得的不同信息等。

Claims (3)

1.一种用于通过控制包括至少三个转向车轮的车辆的后转向车轮的转向角α₂来控制机动车辆的动力学行为的方法，其中，所述后转向车轮的转向角α₂通过如下公式可以与所述至少三个转向车轮的前转向车轮的转向角α₁相关联：

α₂＝(1-T_gs)α₁，

其中，T_gs为其值由用户根据所述用户所期望的所述车辆的行为模式控制的调节参数。

2.如权利要求1所述的方法，包括根据所述用户所期望的所述车辆的所述行为模式控制车辆减震器的减震规律以获得所述调节参数T_gs的值的更大范围。

3.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中，当所述用户选择运动模式时，为了保持所述车辆水平，所述方法在与所述前转向车轮相同的转向方向上对所述后转向车轮的所述转向角α₂授予最大值，所述前转向车轮的转向方向与所述车辆减震器的强化相关联。

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