CN107472242A - 实时驱动控制动态车辆平衡控制系统 - Google Patents

Abstract

自动车辆包括转向系统和配置成控制转向系统的转向轮。车辆附加的包括动态车辆平衡控制系统，该动态车辆平衡控制系统配置成修正车辆在行驶周期期间的横摇率，以修正转向不足行为。车辆还包括传感器，该传感器配置成检测施加于转向轮的操作员力。该车辆进一步包括控制器。该控制器配置成响应于所检测的施加于转向轮的操作员力、指令动态车辆平衡控制系统修正车辆的横摇率。

Description

实时驱动控制动态车辆平衡控制系统

技术领域

本发明涉及一种自动车辆，并且更具体地涉及一种具有至少一个主动系统来用于影响车辆转向不足的自动车辆。

背景介绍

在自动车辆中，转向不足和转向过度指代转向轮处指令的横摇率与车辆的实际横摇率之间的差异。转向不足指代当车辆的实际横摇率小于转向轮处指令的横摇率时的现象，而转向过度指代当车辆的实际横摇率大于转向轮处指令的横摇率时的现象。各种车辆系统、包括悬架和车辆空气动力学表面会引起转向不足或转向过度。

发明内容

根据本发明的自动车辆包括转向系统和配置成控制转向系统的转向轮。该车辆附加地包括动态车辆平衡控制系统，其配置成修正车辆在行驶周期期间的横摇率，以修正转向不足行为。该车辆还包括传感器，其配置成检测施加于转向轮的操作员力。该车辆进一步包括控制器。该控制器配置成响应于所检测的施加于转向轮的操作员力、指令动态车辆平衡控制系统修正车辆的横摇率。

根据各种实施例，传感器包括设置成检测施加于转向轮的操作员平移力的压力传感器，或者设置成检测施加于转向轮的操作员枢转力矩的压力传感器。

根据示例性实施例，转向轮配置成响应于施加于该转向轮的操作员力而移动经校准的距离。

根据示例性实施例，动态车辆平衡控制系统包括主动空气动力学控制构件，其具有第一位置和第二位置。在此种实施例中，指令动态车辆平衡控制系统修正车辆的横摇率包括指令空气动力学控制构件从第一位置移动至第二位置，以调节车辆的纵摇力矩。

根据另一示例性实施例，动态车辆平衡控制系统包括电子限制滑移差速器。在此种实施例中，指令动态车辆平衡控制系统修正车辆的横摇率包括指令电子限制滑移差速器将扭矩不均匀地分配至车辆车轮。

根据又一示例性实施例，动态车辆平衡控制系统包括第一动态车辆平衡控制子系统和第二动态车辆平衡控制子系统。在此种实施例中，该控制器配置成响应于所检测的施加于转向轮的操作员力和车辆速度低于阈值、指令第一动态车辆平衡控制子系统修正车辆的横摇率。该控制器进一步配置成响应于所检测的施加于转向轮的操作员力和车辆速度并不低于阈值、指令第二动态车辆平衡控制子系统修正车辆的横摇率。

根据本发明的控制自动车辆的方法包括提供具有至少一个动态车辆平衡控制系统的自动车辆。该方法附加地包括根据行驶周期期间的默认控制计划来控制平衡控制系统。该方法进一步包括响应于操作员输入、控制动态车辆平衡控制系统以修正车辆的横摇率，从而增大或减小由于默认计划中产生的转向不足。

根据示例性实施例，动态车辆平衡控制系统包括主动空气动力学系统。在此种实施例中，控制动态车辆平衡控制系统以修正车辆横摇率包括控制主动空气动力学系统的空气动力学构件。

根据另一示例性实施例，动态车辆平衡控制系统包括电子限制滑移差速器。在此种实施例中，控制动态车辆平衡控制系统以修正车辆横摇率包括控制电子限制滑移差速器的离合器压力。

根据各种附加的实施例，动态车辆平衡控制系统包括主动动力系装置、主动悬架装置、主动扭矩引导装置、主动后转向装置、主动前束控制装置、主动外倾控制装置或者主动空气动力学装置。

根据各种示例性实施例，操作员输入包括施加于车辆转向轮的操作员平移力或者施加于车辆转向轮的操作员枢转力矩。

根据又一实施例，该方法附加地包括将操作员输入和接收操作员输入的位置存储在非瞬态数据存储存储器中。响应于在后续行程期间车辆正处于接收操作员的位置处，控制动态车辆平衡控制系统以在缺少操作员输入的情形下、修正车辆横摇率。

根据本发明的用于控制自动车辆的系统包括具有默认控制计划的动态车辆平衡控制系统。该系统附加地包括至少一个传感器，其配置成检测在转向不足时请求增大的第一操作员输入并且检测在转向不足时请求减小的第二操作员输入。该系统进一步包括控制器。该控制器配置成响应于第一操作员输入、控制动态车辆平衡控制系统以相对于默认控制计划增大转向不足。该控制器还配置成响应于第二操作员输入、控制动态车辆平衡控制系统以相对于默认控制计划减小转向不足。

根据示例性实施例，该系统附加地包括转向轮。在此种实施例中，传感器可包括设置成检测施加于转向轮的平移力的压力传感器，和/或设置成检测施加于转向轮的枢转力矩的压力传感器。

根据另一示例性实施例，动态车辆平衡控制系统包括具有第一位置和第二位置的主动空气动力学控制构件。在此种实施例中，控制动态车辆平衡控制系统以相对于默认控制计划增大转向不足包括控制空气动力学控制构件来从第一位置移动至第二位置，从而调节车辆的纵摇力矩。

根据附加的示例性实施例，动态车辆平衡控制系统包括电子限制滑移差速器。在此种实施例中，控制动态车辆平衡控制系统以相对于默认控制计划增大转向不足包括控制电子限制滑移差速器来减小离合器的压力。

根据各种附加的实施例，动态车辆平衡控制系统包括主动动力系装置、主动悬架装置、主动扭矩引导装置、主动后转向装置、主动前束控制装置、主动外倾控制装置或者主动空气动力学装置。

根据本发明的实施例提供各种优点。例如，根据本发明的系统和方法使得自动车辆的操作员能实时地修正车辆处理特征，例如调节转向不足的程度。此外，操作员可使用例如结合到转向轮中的容易理解和操作的输入装置来这样做。

本发明的上述优点和其它优点和特征将从当结合附图时的优选实施例的以下详细描述中显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的车辆的轴测图；

图2是根据本发明的车辆的示意图；

图3示出根据本发明的操作员控制的动态车辆平衡控制界面的第一实施例；

图4示出根据本发明的操作员控制的动态车辆平衡控制界面的第二实施例；以及

图5是控制根据本发明的车辆的方法的流程图图示。

具体实施方式

这里描述了本发明的实施例。然而，应理解的是，所公开的实施例仅仅是示例并且其它实施例可采取各种和替代的形式。这些附图并非必须是按比例的；一些特征可放大或缩小以示出特定部件的细节。因此，这里所公开的特定结构和功能细节并不被解释为限制，而是仅仅作为用于教示本领域技术人员以各种方式实施本发明的代表性基础。本领域普通技术人员将理解的是，参照任何一个附图所说明和描述的各种特征能与在一个或多个其它附图中说明的特征相组合，以产生并未明确说明或描述的实施例。所说明的特征的组合提供针对典型应用的代表性实施例。然而，与本发明的教示相一致的特征的各种组合和修改会期望用于特定的应用或实施方式。

现参照图1和2，说明根据本发明的自动车辆10。车辆10包括主体12，该主体具有从前部部分延伸至后部部分的纵向轴线14、从乘客侧延伸至驾驶员侧的侧向轴线16以及正交于纵向轴线14和侧向轴线16延伸的垂直轴线18。主体12绕纵向轴线14的旋转称为侧滚，主体12绕侧向轴线16的旋转称为纵摇，而主体12绕垂直轴线18的旋转称为横摇。

在该实施例中，车辆10设置成后轮驱动车辆。应注意到的是，其它所考虑的实施例能以其它方式构造，例如前轮驱动或全轮驱动。

车辆10包括联接于前车轴22的前牵引轮20。此外，车辆10包括联接于后半轴26的两个后牵引轮24。电子限制滑移差速器(eLSD)28配置成将扭矩从驱动轴30分配至后半轴26。eLSD 28配置成选择性地允许相应后半轴26之间的速度差异。

转向系统32配置成枢转前轮20以使得车辆转向。转向系统32配置成基于向转向轮36的操作员输入而响应于来自转向柱34的转向力来枢转前轮20。压力传感器38联接于转向柱34，这将在下文进行更详细地描述。

后翼40设置在主体12的后部部分处。后翼40用作空气动力学控制构件，其配置成在主体12的后部部分处产生向下力。后翼40由至少一个支柱42承载。至少一个致动器44设置成使得后翼40相对于支柱42枢转并且调节后翼40的迎角。致动器44配置成使得后翼40至少在第一位置和不同于该第一位置的第二位置之间枢转。致动器44可由此调节由后翼40产生的向下力。由于致动器44可在行驶周期期间修正后翼40的空气动力学特征，后翼40可称为“主动”空气动力学控制构件。

eLSD 28、压力传感器38以及致动器44均与控制器46通信或者受到该控制器的控制。控制器46配置成控制eLSD 28、致动器44以及可选的一个或多个附加系统，这将在下文进行更详细地描述。虽然在图2中示作单个控制器，控制器46可包括一个或多个其它控制器，总称为“控制器”。控制器46可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(CPU)。计算机可读存储装置或介质可包括例如只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)以及保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储器。KAM是在CPU断开电源时、可用于存储各种操作变量的持续性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可使用诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(点PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、闪存存储器或者能够存储数据的任何其它电的、磁性的、光学的或组合式存储器之类的各种已知存储装置的任一个来实施，其中一些表示由控制器用在控制发动机或车辆中的可执行指令。

在某些状况下，在高度转弯期间，车辆10可经历转向不足或转向过度。转向不足指代如下情形：即车辆比操作员所指令的轨迹较直地行进，例如车辆的实际横摇率小于预期。这可能例如当前轮胎在转弯期间达到它们的粘附极限、而同时后轮胎仍保持牵引时发生。转向过度指代如下情形：即车辆比操作员所指令的轨迹更加急剧地行进，例如车辆的实际横摇率大于预期。这可能例如当后轮胎在转弯期间达到它们的粘附极限、而同时前轮胎仍保持牵引时发生。虽然转向过度通常示作是较为不利的，但车辆10可配置成提供一定程度的转向不足。

可控制各种车辆系统，以影响车辆10的转向不足行为。作为示例，后翼40在主体12的后部部分处产生向下力。该向下力产生绕主体12的重心的纵摇力矩。通过控制致动器44来调节后翼40的迎角，可调节向下力的幅值且进而纵摇力矩的幅值。通过调节纵摇力矩，可修正前轮胎20和后轮胎24的相对负载、且类似地修正前轮胎20和后轮胎24的相对侧向力。通过调节前轮胎20和后轮胎24的相对侧向力，控制器46可影响前轮胎20和后轮胎24在转弯期间达到它们的粘附极限、且进而影响车辆10的转向不足行为。

在其它所考虑的实施例中，后翼40可以是主动空气动力学控制系统或者“主动空气动力学”系统的一部分。在这些实施例中，主动空气动力学系统可包括设置在车辆的其它部分处的一个或多个附加的主动空气动力学控制构件。可类似地控制任何附加的主动空气动力学控制构件，以调节车辆的纵摇力矩或者以其它方式影响车辆10的转向不足行为。

作为另一示例，可控制eLSD 28来增大或减小滑移，例如以调节相应后半轴26之间的可允许速度差异。通常，滑移减小对应于转向不足上的增大。因此，控制器46可控制eLSD28以影响车辆10的转向不足行为。

在其它所考虑的实施例中，也可控制其它系统，以实时地、例如在行驶周期期间响应于来自控制器的指令来影响车辆10的转向不足行为。此类系统可包括其它主动动力系装置、诸如主动弹簧或者主动MR衰减器之类的主动悬架装置、主动扭矩引导、主动后转向、主动前束控制、主动前倾控制、主动空气动力学装置和/或能够在行驶周期期间修正车辆的横摇率的其它主动纵摇控制或测滚控制装置。

总之，致动器44、eLSD 28以及用于实时地影响车辆10的转向不足行为的其它系统可称为动态车辆平衡控制系统。

此类系统、包括致动器44、eLSD 28以及其它装置通常根据一个或多个计划来控制，例如根据车辆速度、加速度、牵引力和/或其它参数来控制。该计划配置成针对给定的一组操作参数提供一致的行为。在示例性实施例中，计划设置在可由控制器46访问的非瞬态数据存储器中。

然而，不同的操作员关于高度转弯期间的车辆动态响应具有不同的期望和/或偏好。一些操作员可能偏好在进入拐角时相对较大程度的转向不足，而其它操作员可能偏好相对较低程度的转向不足。该计划通常朝向平均驾驶员偏好来调谐，这会导致降低在进入拐角时偏好较大或较小程度转向不足的驾驶员的满意度。

现参照图3，说明根据本发明的操作员控制的动态车辆平衡控制界面的第一实施例。类似于已知的转向轮，转向轮36配置成响应于操作员输入来绕中心轴线48转弯。此外，转向轮36设有联接于转向柱34的压力传感器38。压力传感器38配置成检测沿大体平行于中心轴线48的方向施加于转向轮36的力F，并且提供对应于力F的幅值的信号。

在示例性实施例中，转向轮36配置成在力F的作用下平行于中心轴线48平移。在示例性实施例中，将可允许平移距离和平移阻力进行校准，以向操作员提供期望的力反馈。此外，可提供所谓的“死区”，以使得对于转向轮36的小量力施加不会导致对于转向不足行为的修正。转向不足行为仅仅响应于超过阈值力的力施加来修正。

响应于来自压力传感器38的对应于力F的幅值的信号，控制器46配置成控制至少一个动态车辆平衡控制系统，以修正车辆的转向不足行为。

在示例性实施例中，响应于对应于推动在转向轮36上的操作员的力F，控制器46控制至少一个动态车辆平衡控制系统以减小转向不足，而响应于对应于在转向轮36上拉动的操作员的力F，控制器46控制至少一个动态车辆平衡控制系统以增大转向不足。当然，可提供其它配置。

在示例性实施例中，控制动态车辆平衡控制系统来增大或减小转向不足包括控制动态车辆平衡控制系统来偏离基础计划。偏离可以是对应于力F的幅值的标量值。因此，较高幅值的力F会导致转向不足行为中的较大变化。

在各种实施例中，可控制单个动态车辆平衡控制系统，或者多个动态车辆平衡控制系统或子系统可协调在一起以影响转向不足。在示例性实施例中，可控制第一动态车辆平衡控制系统，以响应于低于第一阈值的车辆速度来影响转向不足，并且可控制第二动态车辆平衡控制系统，以响应于高于第一阈值的车辆速度来影响转向不足。

除了提供实时转向不足控制以外，由压力传感器38接收的操作员输入可被记录在非瞬态数据存储器中并且处理来用于后续使用。

作为示例，控制器46可配置成响应于操作员输入来激活轨道获悉模式。在轨道获悉模式有效的情形下，操作员可驱动车辆10来围绕轨道，同时将指示期望转向不足行为的输入提供给转向轮36。连同接收输入所处的位置一起，存储这些输入，以“获悉”操作者对于轨道的偏好。在获悉操作员偏好之后、随后绕着同一轨道期间，控制器46可自动地控制至少一个动态车辆平衡控制系统，以提供期望的转向不足行为，而无需操作员将输入提供至转向轮36。

作为另一示例，向转向轮36输入的指示期望转向不足行为的操作员输入可例如经由蜂窝数据通信来与远程处理位置通信，以使得后续分析能有助于制造商进行底盘调谐。在这些实施例中，在将操作员输入与远程处理位置通信之前，可请求操作员参与。

上述系统的变型被认为落在本发明的范围内。现参照图4，说明根据本发明的操作员控制的动态车辆平衡控制界面的替代实施例。转向轮36’配置成响应于操作员输入来绕中心轴线48’转弯。此外，转向轮36’设有联接于转向柱34’的压力传感器38’。压力传感器38’配置成检测沿大体平行于中心轴线48’的方向施加于转向轮36’的枢转力矩M，并且提供对应于枢转力矩M的幅值的信号。能以大体类似于上文参照图3所描述的类似方式来基于该信号调节转向不足行为。

包括其它所考虑的实施例，包括但不限于在车辆转向轮上提供节气门手柄或可致动桨板。这些或其它类似的操作员界面可用于向期望增大或减小转向不足的操作员实时地发出信号。

现参照图5，以流程图形式来说明根据本发明的控制车辆的方法。该方法在框块60处开始。例如在框块62处所描绘，车辆设有至少一个动态车辆平衡控制系统。例如在框块64处所描绘，该动态车辆平衡控制系统可包括主动空气动力学系统和/或eLSD。例如在框块66处所描绘，动态车辆平衡控制系统在行驶周期期间根据默认计划操作。例如在框块68处所描绘，接收操作员输入。例如在框块70处所描绘，操作员输入可包括施加于转向轮的平移力或枢转力矩。例如在框块72处所描绘，响应于操作员输入，控制动态车辆平衡控制系统以修正车辆横摇率，以例如增大或减小由于默认计划所产生的转向不足。例如在框块74处所描绘，可存储操作员输入来用于后续处理。方法在框块76处结束。

可观察到的是，根据本发明的系统和方法使得自动车辆的操作员能实时地修正车辆处理特征，例如调节转向不足的程度。此外，操作员可使用例如结合到转向轮中的容易理解和操作的输入装置来这样做。

这里公开的过程、方法或算法能输送至处理装置、控制器或计算机/由处理装置、控制器或计算机实施，该处理装置、控制器或计算机可包括现有的可编程电子控制单元或者专用电子控制单元。类似地，这些过程、方法或算法能以许多形式存储为能由控制器或计算机执行的数据和指令，这些形式包括但不限于永久存储在诸如ROM装置之类不可写存储介质上的信息以及可变地存储在诸如软盘、磁带、CD、RAM装置以及其它磁性和光学介质之类可写存储介质上的信息。这些过程、方法或算法也可在软件可执行对象中实施。替代地，这些过程、方法或算法能整体地或部分地使用诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器之类的合适硬件部件、或其它硬件部件或装置或者硬件、软件和固件部件的组合来体现。这些示例装置可车载为车辆计算系统的一部分或者位于车外并且与一个或多个车辆上的装置进行远程通信。

如前所述，各种实施例的特征能组合，以形成可能并未明确描述或说明的本发明其它实施例。虽然已将各种实施例描述为相对于一个或多个期望的特征来提供优于其它实施例或现有技术实施方式的优点或者是优选的，但本领域普通技术人员认识到的是，根据特定的应用和实施方式，一个或多个特点或特征可折中来实现期望的总体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性生存周期成本、适销性、外观、封装、尺寸、服务能力、重量、可制造性、易于组装性等等。这样，相对于一个或多个特征而与其它实施例或现有技术实施方式相比较为不期望的所描述实施例并未落在本发明的范围以外并且对于特定的应用可能是期望的。

虽然上文描述了示例性实施例，但并非旨在这些实施例描述由权利要求所包含的所有可能形式。说明书中使用的词语是描述性的而非限制性的词语，并且应理解的是，可做出各种改变，而不会偏离本发明的精神和范围。如前所述，各种实施例的特征能组合，以形成可能并未明确描述或说明的本发明其它实施例。虽然已将各种实施例描述为相对于一个或多个期望的特征来提供优于其它实施例或现有技术实施方式的优点或者是优选的，但本领域普通技术人员认识到的是，根据特定的应用和实施方式，一个或多个特点或特征可折中来实现期望的总体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性生存周期成本、适销性、外观、封装、尺寸、服务能力、重量、可制造性、易于组装性等等。这样，相对于一个或多个特征而与其它实施例或现有技术实施方式相比较为不期望的所描述实施例并未落在本发明的范围以外并且对于特定的应用可能是期望的。

Claims (7)

1.一种自动车辆，包括：

转向系统；

转向轮，所述转向轮配置成控制所述转向系统；

动态车辆平衡控制系统，所述动态车辆平衡控制系统配置成修正所述车辆在行驶周期期间的横摇率，以控制转向不足行为；

传感器，所述传感器配置成检测施加于所述转向轮的操作员力；以及

控制器，所述控制器配置成响应于所检测的施加于所述转向轮的操作员力、指令所述动态车辆平衡控制系统修正所述车辆的横摇率。

2.根据权利要求1所述的自动车辆，其中，所述传感器包括设置成检测施加于所述转向轮的平移力的压力传感器。

3.根据权利要求1所述的自动车辆，其中，所述传感器包括设置成检测施加于所述转向轮的枢转力矩的压力传感器。

4.根据权利要求1所述的自动车辆，其中，所述转向轮配置成响应于施加于所述转向轮的操作员力而移动经校准的距离。

5.根据权利要求1所述的自动车辆，其中，所述动态车辆平衡控制系统包括主动空气动力学控制构件，其具有第一位置和第二位置，并且其中，指令所述动态车辆平衡控制系统修正所述车辆的所述横摇率包括指令所述空气动力学控制构件从所述第一位置移动至所述第二位置，以调节所述车辆的纵摇力矩。

6.根据权利要求1所述的自动车辆，其中，所述动态车辆平衡控制系统包括具有离合器的电子限制滑移差速器，并且其中，指令所述动态车辆平衡控制系统修正所述车辆的所述横摇率包括指令所述电子限制滑移差速器来修正所述离合器的压力。

7.根据权利要求1所述的自动车辆，其中，所述动态车辆平衡控制系统包括第一车辆平衡控制子系统和第二车辆平衡控制子系统，并且其中，所述控制器配置成响应于所检测的施加于所述转向轮的操作员力以及车辆速度低于阈值、来指令所述第一车辆平衡控制子系统来修正所述车辆的横摇率，并且响应于所检测的施加于所述转向轮的操作员力和所述车辆速度等于或高于所述阈值、来指令所述第二车辆平衡控制子系统来修正所述车辆的横摇率。