CN107600171B - 轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法，包括：检测车辆行驶状态；如果车辆正常行驶，则以线控液压转向为主电子差矩转向为辅的模式辅助转向；如果车辆低速行驶，则以所述电子差矩转向的模式辅助转向。本发明在车辆正常行驶，线控液压转向为主电子差矩转向为辅的模式辅助转向，可以保证可靠性和行驶稳定性；并且在车辆低速行驶，以电子差矩转向的模式辅助转向，还可以改善多轴车辆在低速时的转向性能，增强车辆的机动性。

Description

轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法。

背景技术

传统的转向系统包括机械式、液压助力或电动助力转向等类型，随着汽车电控技术的发展，线控转向技术、多模式转向技术已经产生。但目前的线控转向技术多为单一转向模式，多模式转向技术也常采用传统的转向方式而不采用线控转向，且这些技术多针对四轮车辆，应用于多轴车辆的还不多。

对于多桥转向的多轴车辆，前后转向车桥可采用纯机械方式、液压方式连接。纯机械的方式通过如四连杆机构等的连接方式将前后转向桥连接到一起，将运动传递到后转向桥，这样车辆仅具有一种转向模式。采用液压连接前后桥的方式，一般有前桥转向和前后桥反向转向模式两种，两种模式的切换时机需要专门训练，未能充分体现多模式转向的优点。

另一方面，传统的电子差矩转向，通过行星齿轮分配转矩或车辆两侧分别配备变速箱等方式实现，机械结构复杂，除去履带车辆一般很少应用。随着分布式驱动技术的发展，电子差矩技术可以应用于分布式驱动的车辆，成为车辆的辅助转向方式，甚至代替传统的转向方式。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法。该轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法在车辆正常行驶，线控液压转向为主电子差矩转向为辅的模式辅助转向，可以保证可靠性和行驶稳定性；并且在车辆低速行驶，以电子差矩转向的模式辅助转向，还可以改善多轴车辆在低速时的转向性能，增强车辆的机动性。

为了实现上述目的，本发明公开了一种轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法，包括：检测车辆行驶状态；如果车辆正常行驶，则以线控液压转向为主电子差矩转向为辅的模式辅助转向；如果车辆低速行驶，则以所述电子差矩转向的模式辅助转向。

根据本发明的轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法，在车辆正常行驶，线控液压转向为主电子差矩转向为辅的模式辅助转向，可以保证可靠性和行驶稳定性；并且在车辆低速行驶，以电子差矩转向的模式辅助转向，还可以改善多轴车辆在低速时的转向性能，增强车辆的机动性。

另外，根据本发明上述实施例的轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述以线控液压转向为主电子差矩转向为辅的模式辅助转向，具体包括：接收方向盘转角信号；根据所述方向盘转角计算各桥所需车轮转角；根据所述各桥所需车轮转角，得到各个车轮的目标转角；控制转向泵电机带动转向泵，利用液压推动转向杆系，以所述目标转角实现车辆转向。

进一步地，还包括：接收车轮实际转角信号；判断所述车轮实际转角是否为所述目标转角；如果不是，则利用方向盘力矩信号进行改善。

进一步地，所述利用方向盘力矩信号进行改善，具体步骤包括：如果所述方向盘转角信号为正，且所述方向盘力矩信号为正，则控制所述转向泵电机增大转向泵供油量，以实现转向角增大；如果所述方向盘转角信号为正，且方向盘力矩信号为负，则控制所述转向泵电机减小转向泵供油量并向另一侧泵油，以辅助车轮回正。

进一步地，所述利用方向盘力矩信号进行改善，具体步骤包括：如果所述方向盘转角信号为正时，且方向盘转角微分信号为正，则控制转向泵电机增大转向泵供油量，以实现转向角增大；如果所述方向盘转角信号为正，且方向盘转角微分信号为负，则控制转向泵电机减小转向泵供油量并向另一侧泵油，以辅助车轮回正。

进一步地，还包括：如果车辆行驶状态的要求为横摆角速度响应大于预定时间或转弯半径小于预定距离时，则以线控液压转向与电子差矩转向的模式共同辅助转向。

进一步地，还包括：检测线控液压转向是否失效；如果失效，则以所述电子差矩转向的模式辅助转向。

进一步地，如果失效，则以所述电子差矩转向的模式辅助转向，具体包括：如果失效，则进入失效控制模式，根据失效稳定算法得到保持转向能力的转矩分配算法，以电子差矩转向的模式辅助转向工作。

进一步地，如果车辆低速行驶，则以电子差矩转向的模式辅助转向，具体包括：如果车辆低速行驶，则将转向驱动力作用于车轮的印迹中心，以电子差矩转向的模式辅助转向。

进一步地，还包括：如果车辆行驶状态为原地转向，则根据驾驶员的输入选择转向桥，计算所述转向桥的各个轮转矩，以电子差矩转向的模式辅助转向。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法的流程图；

图2是根据本发明另一个实施例的轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法的流程图；

图3是低速电子差矩转向原理示意图；

图4是负主销偏距时低速电子差矩转向原理示意图；

图5是液压线控与电子差矩结合转向原理示意图；

图6是利用电子差矩实现原地转向原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下结合附图描述根据本发明实施例的轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法。

图1是根据本发明一个实施例的轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法的流程图。

如图1所示，根据本发明一个实施例的轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法，

在介绍本方法之前，首先了解的是多轴车辆的转向系统，其中，转向系统包括：转向执行机构、线控液压转向系统、电子控制系统。

转向执行机构包括转向器、转向臂、转向拉杆、转向支座等组成普通转向的机械结构，以及各轮驱动电机及其驱动电机控制器这样的电子差矩转向执行器。线控液压转向系统包括转向泵电机、转向泵、各桥目标转向角设置电机、各桥转向角传感器、方向盘转角传感器、车轮转角传感器、方向盘力矩传感器等。电子控制系统包括整车控制器、转向控制器、车速传感器、加速度传感器、横摆角速度传感器等。

本方法包括：

S110：检测车辆行驶状态。

S120：如果车辆正常行驶，则以线控液压转向为主电子差矩转向为辅的模式辅助转向。

具体来说，如果检测到的车辆的行驶状态为正常行驶，那么就以线控液压转向为主电子差矩转向为辅的模式辅助转向。

结合图2所示，步骤S120具体包括：

S121：接收方向盘转角信号。

作为一个示例，驾驶员通过移动方向盘，即将要转向转角输入给方向盘转角传感器，方向盘转角传感器将信号输入到转向控制器，转向控制器接收方向盘转角信号。

S122：根据方向盘转角计算各桥所需车轮转角。

作为一个示例，转向控制器根据方向盘转角计算各桥需求的车轮转角。

S123：根据各桥所需车轮转角，得到各个车轮的目标转角。

在一些实施例中，可以根据阿克曼转向关系或近似阿克曼转向关系，利用各桥所需车轮转角得到各个车轮的目标转角

S124：控制转向泵电机带动转向泵，利用液压推动转向杆系，以目标转角实现车辆转向。

作为一个示例，当得到各个车轮的目标转角后，由目标转角设置电机设置相应的转角，通过控制转向泵电机带动转向泵，利用液压推动转向杆系，实现车辆以目标转角的角度进行转向。

进一步地，结合图2所示，具体还包括：

S125：接收车轮实际转角信号；

S126：判断车轮实际转角是否为目标转角；

S127：如果不是，则利用方向盘力矩信号进行改善。

步骤S125-S127具体来说，车轮转角传感器可以反馈车轮转角传感器信号到转向控制器，形成闭环控制，有利于改善线控液压转向模式的操作效果。其中，车轮转角传感器用于检测车轮实际的转了多少角度。

作为一个示例，利用方向盘力矩信号进行改善，具体步骤包括：如果方向盘转角信号为正，且方向盘力矩信号为正，则控制转向泵电机增大转向泵供油量，以实现转向角增大；如果方向盘转角信号为正，且方向盘力矩信号为负，则控制转向泵电机减小转向泵供油量并向另一侧泵油，以辅助车轮回正。

具体来说，利用方向盘力矩信号进行改善的方法，主要是利用方向盘力矩传感器与转角传感器协调工作，判断逻辑如下：转角传感器检测到的方向盘转角信号为正时，且如果方向盘力矩传感器检测到的方向盘力矩信号也为正，则说明驾驶员仍要继续增大转向角，可以控制转向泵电机增大转向泵供油量，便于实现转向角增大；若方向盘转角信号为正，但方向盘力矩信号为负，则说明驾驶员要减小转向角，此时应控制转向泵电机减小转向泵供油量并向另一侧泵油，帮助车轮回正，保证转向系统有较快的响应时间。

作为另一个示例，利用方向盘力矩信号进行改善，具体步骤包括：

如果方向盘转角信号为正时，且方向盘转角微分信号为正，则控制转向泵电机增大转向泵供油量，以实现转向角增大；

如果方向盘转角信号为正，且方向盘转角微分信号为负，则控制转向泵电机减小转向泵供油量并向另一侧泵油，以辅助车轮回正。

S130：如果车辆低速行驶，则以电子差矩转向的模式辅助转向。

具体来说，如果车辆低速行驶，则将转向驱动力作用于车轮的印迹中心，以电子差矩转向的模式辅助转向。也就是说，电子差矩转向还可被用于改善低速时的性能，如利用电子差矩转向辅助泊车、实现原地转向等功能。低速时的电子差矩转向功能与高速时的辅助电子差矩转向有所不同，是通过驱动轮力矩分配帮助转向轮转动来实现的。

具体实现过程结合图3所示，在低速转向的过程中，转向拉杆上受到转向驱动力的作用，转向驱动力到主销轴线与地面的交点有一个力臂，使车轮产生转动趋势，导致轮胎侧偏，地面给轮胎侧向力。轮胎侧向力的作用点在轮胎接地印迹中心后侧(形成轮胎拖距)，而由于主销后倾角的存在，主销轴线与地面的交点在轮胎接地印迹中心之前(形成机械拖距)，这样轮胎侧向力相对主销轴线与地面交点形成一个帮助轮胎回正的力矩，与转向驱动力形成的力矩方向相反。在原地转向过程中，轮胎侧向力的力矩往往较大，相应转向驱动力需要较大，转向相对困难。在本发明中，通过驱动电机产生驱动力，驱动力作用于车轮接地印迹中心，相对主销轴线与地面交点形成一个与转向驱动力的力矩方向相同的力矩，可以帮助车轮转向。

作为一个示例，结合图4所示，如果设计定的主销偏置距为负，即主销轴线与地面的交点在车轮中心线外侧时，则驱动电机输出的力矩方向应与图2所述的相反。

在一些实施例中，还包括：如果车辆行驶状态的要求为横摆角速度响应大于预定时间或转弯半径小于预定距离时，则以线控液压转向与电子差矩转向的模式共同辅助转向。

结合图5所示，具体来说，当驾驶员的方向盘转角速度大于第一门限值时，整车控制器根据目前的车辆行驶速度、纵向、横向加速度、横摆角速度及各轴载荷等情况的输入其控制分配算法将转矩分配到各桥各个车轮，控制各驱动电机输出不同转矩，通过电子差矩转向与线控液压转向的结合实现较快的横摆角速度响应；同样的，当驾驶员的方向盘转角大于第二门限值时，整车控制器根据目前的车辆行驶速度、纵向、横向加速度、横摆角速度及各轴载荷等情况的输入其控制分配算法将转矩分配到各桥各个车轮，控制各驱动电机输出不同转矩，通过电子差矩转向与线控液压转向的结合实现较小的转弯半径。

在一些实施例中，还包括：检测线控液压转向是否失效；如果失效，则以电子差矩转向的模式辅助转向。

具体来说，在正常行驶时，若线控液压转向系统失效，则单纯利用电子差矩辅助转向实现转向功能，这种功能提高了多轴车辆转向系统的可靠性。其中，线控液压转向系统失效包括但不限于液压缸漏油，目标转角设定电机失效、转向泵电机失效、转向泵电机控制器失效等。为保证转向系统失效可以被检测到，转向系统中还会有相应的传感器及故障诊断电路。

进一步地，如果失效，则以电子差矩转向的模式辅助转向具体包括：如果失效，则进入失效控制模式，根据失效稳定算法得到保持转向能力的转矩分配算法，以电子差矩转向的模式辅助转向工作。

具体来说，整车控制器具有失效稳定算法，在失效突然发生时，整车控制器收到转向失效信号后进入失效控制模式，根据当前的车辆行驶速度、纵向、横向加速度、横摆角速度、车身俯仰角、车身侧倾角及各轴载荷等情况，按照失效稳定算法得到此时保持转向能力的转矩分配算法，完全按照电子差矩转向维持车辆按照驾驶员行驶意图转向的能力，保证车辆的操纵稳定性。

在一些实施例中，还包括：如果车辆行驶状态为原地转向，则根据驾驶员的输入选择转向桥，计算转向桥的各个轮转矩，以电子差矩转向的模式辅助转向。

结合图6所示，具体来说，图6所示的情形中，是不希望车辆横向或纵向运动，只希望其产生绕质心的横摆运动，为此需协调控制各车轮转矩，以图4所示的5轴车辆为例，可选择第一、二、四、五桥作为转向桥，第一、二桥正向转向，第四、五桥反向转向，每桥左右两侧驱动电机输出转矩大小相同方向相反，所有驱动转矩形成的纵向力对质心的纵向合力与横向合力均为零，而横摆力矩不为零。为实现这一过程，需要整车控制器根据驾驶员的输入判断需要哪些桥作为转向桥，需要的总横摆力矩大小，并据此实现驱动力矩的分配。值得注意的是，电子差矩转向辅助方法可应用于多轴车辆，但不局限于5轴车辆。

根据本发明的轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法，在车辆正常行驶，线控液压转向为主电子差矩转向为辅的模式辅助转向，可以保证可靠性和行驶稳定性；并且在车辆低速行驶，以电子差矩转向的模式辅助转向，还可以改善多轴车辆在低速时的转向性能，增强车辆的机动性。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法，其特征在于，包括：

检测车辆行驶状态；

如果车辆正常行驶，则以线控液压转向为主电子差矩转向为辅的模式辅助转向；

如果车辆低速行驶，则以所述电子差矩转向的模式辅助转向，具体包括：如果车辆低速行驶，则将转向驱动力作用于车轮的印迹中心，以电子差矩转向的模式辅助转向；

检测线控液压转向是否失效；

如果失效，则以所述电子差矩转向的模式辅助转向，包括：如果失效，则进入失效控制模式，根据失效稳定算法得到保持转向能力的转矩分配算法，以电子差矩转向的模式辅助转向工作。

2.根据权利要求1所述的轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法，其特征在于，所述以线控液压转向为主电子差矩转向为辅的模式辅助转向，具体包括：

接收方向盘转角信号；

根据所述方向盘转角计算各桥所需车轮转角；

根据所述各桥所需车轮转角，得到各个车轮的目标转角；

控制转向泵电机带动转向泵，利用液压推动转向杆系，以所述目标转角实现车辆转向。

3.根据权利要求2所述的轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法，其特征在于，还包括：

接收车轮实际转角信号；

判断所述车轮实际转角是否为所述目标转角；

如果不是，则利用方向盘力矩信号进行改善。

4.根据权利要求3所述的轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法，其特征在于，所述利用方向盘力矩信号进行改善，具体步骤包括：

如果所述方向盘转角信号为正，且所述方向盘力矩信号为正，则控制所述转向泵电机增大转向泵供油量，以实现转向角增大；

如果所述方向盘转角信号为正，且方向盘力矩信号为负，则控制所述转向泵电机减小转向泵供油量并向另一侧泵油，以辅助车轮回正。

5.根据权利要求3所述的轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法，其特征在于，所述利用方向盘力矩信号进行改善，具体步骤包括：

如果所述方向盘转角信号为正时，且方向盘转角微分信号为正，则控制转向泵电机增大转向泵供油量，以实现转向角增大；

如果所述方向盘转角信号为正，且方向盘转角微分信号为负，则控制转向泵电机减小转向泵供油量并向另一侧泵油，以辅助车轮回正。

6.根据权利要求1所述的轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法，其特征在于，还包括：

如果车辆行驶状态的要求为横摆角速度响应大于预定时间或转弯半径小于预定距离时，则以线控液压转向与电子差矩转向的模式共同辅助转向。

7.根据权利要求1所述的轮边/轮毂驱动多轴车辆的转向方法，其特征在于，还包括：

如果车辆行驶状态为原地转向，则根据驾驶员的输入选择转向桥，计算所述转向桥的各个轮转矩，以电子差矩转向的模式辅助转向。

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