CN110789608A - 汽车倒车后轮主动转向控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车倒车后轮主动转向控制系统和方法，属于汽车行车安全控制的技术领域。本发明的汽车倒车后轮主动转向控制系统包括：整车控制器、电子换挡、中控总成、制动开关、前转向器总成、后转向器总成和提醒装置；所述电子换挡和制动开关的输出端与所述整车控制器的输入端相连，所述中控总成与所述整车控制器的控制端连接，并且所述整车控制器的控制端与所述提醒装置相连。通过本发明的汽车倒车后轮主动转向控制系统和方法，驾驶员可以主动选择倒车时倒车后轮辅助转向强度档位，逐渐适应四轮转向倒车泊车。合理设定倒车后轮辅助转向强度档位的控制逻辑及提示功能，避免驾驶员发生误操作。

Description

汽车倒车后轮主动转向控制系统和方法
技术领域
本发明涉及汽车行车安全控制，更具体地说，本发明涉及一种汽车倒车后轮主动转向控制系统和方法。
背景技术
图1示出了现有技术中普通车辆的车轮转向轨迹示意图，标记1为无后轮辅助的转向中心，标记2为低强度后轮辅助的转向旋转中心，标记3为高强度后轮辅助的转向旋转中心，从中可以看出前轮转向和四轮转向的车辆瞬心及车辆轨迹差异较大。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种汽车倒车后轮主动转向控制系统和方法。
本发明的汽车倒车后轮主动转向控制系统，其包括整车控制器、电子换挡、中控总成、制动开关、前转向器总成、后转向器总成和提醒装置；所述电子换挡和制动开关的输出端与所述整车控制器的输入端相连，所述中控总成与所述整车控制器的控制端连接，并且所述整车控制器的控制端与所述提醒装置相连；所述前转向器总成包括前转向机MCU、转角传感器、前齿轮、左前拉杆和右前拉杆，所述前齿条的动力输出端分别与所述左前拉杆和右前拉杆相连；方向盘通过转向管柱总成的动力输出端与所述前齿条连接，并且所述转角传感器设置在所述转向管柱总成的输出端，所述转角传感器的信号输出端与所述整车控制器的输入端相连，所述前转向机MCU与所述整车控制器的控制端相连；所述后转向器总成包括后转向机MCU、后转向驱动电机、后齿条、左后拉杆和右后拉杆，所述后转向机MCU的输入端与所述整车控制器的控制端相连，所述后转向机MCU的输出端与所述后转向驱动电机相连，所述后转向驱动电机的动力输出端与所述后齿条相连，所述后齿条的输出端与所述左后拉杆和右后拉杆相连。
其中，所述中控总成优选为中控面板总成。
其中，所述中控面板总成内预设有倒车后轮辅助转向强度档位，倒车后轮辅助转向强度档位设定有：强介入档位，对应档位值d为1；弱介入档位，对应档位值d为1/2；和无辅助档位，对应档位值d为0。
其中，车辆倒车时，所述整车控制器通过公式β＝δ×di/k确定后轮转角β。其中，d为倒车后轮辅助转向强度档位值d；i为倒车后轮辅助转向介入强度参数，存储于VCU，其值i定义为βmax/αmax，其中βmax的为后轮转向的最大转向角，αmax为前轮转向的最大转向角；δ为转角传感器测量的方向盘转角；k为常数，存储于VCU。
其中，车辆倒车时，所述后转向机MCU通过公式L＝β×f计算后齿轮条变化量L，所述f为标定的齿条与所述后轮转角的比值。
其中，所述提醒装置包括控制器、左倒车档位提示灯、右倒车档位提示灯和蜂鸣器，所述控制器的输入端与所述整车控制器的控制端相连，所述控制器的输出端与所述左倒车档位提示灯、右倒车档位提示灯和蜂鸣器相连。作为一个具体的实施方案，所述左倒车档位提示灯安装在所述左反光镜总成的左侧边缘，所述右倒车档位提示灯安装在所述右反光镜总成的右侧边缘。
本发明的第二方面还涉及一种汽车倒车后轮主动转向控制方法，所述方法包括以下步骤：
(1)车辆行驶中，当整车控制器检测到电子换挡挂入倒车档位时，整车控制器向所述中控总成发出倒车后轮辅助转向强度档位选择控制信号；
(2)驾驶员通过中控总成选择倒车后轮辅助转向强度档位；
(3)整车控制器根据倒车后轮辅助转向强度档位、倒车后轮辅助转向介入强度参数和方向盘转角计算后轮转向角；
(4)所述后转向机MCU根据后轮转向角计算后齿轮条变化量L，并将控制信号发送给所述后转向驱动电机，通过所述后转向驱动电机驱动后轮转向并控制其转向角。
其中，当整车控制器检测到电子换挡退出倒车档位时，记录所述倒车后轮辅助转向强度档位。
其中，车辆启动后，所述整车控制器将倒车后轮辅助转向强度档位重置为无辅助档位。
与现有技术相比，本发明的汽车倒车后轮主动转向控制系统和方法具有以下有益效果：
通过本发明的汽车倒车后轮主动转向控制系统和方法，驾驶员可以主动选择倒车时倒车后轮辅助转向强度档位，逐渐适应四轮转向倒车泊车。合理设定倒车后轮辅助转向强度档位的控制逻辑及提示功能，避免驾驶员发生误操作。
附图说明
图1为现有技术中的车轮转向的轨迹示意图。
图2为本发明的汽车倒车后轮主动转向控制系统和方法的结构框图。
图3为本发明的后轮主动转向汽车倒车控制流程示意图。
图4为本发明中的汽车倒车后轮主动转向控制系统和方法中的动力总成结构示意图。
图5为本发明中的汽车倒车后轮主动转向控制系统和方法中的转向结构示意图。
图6为本发明中的汽车倒车后轮主动转向控制系统和方法中的中控总成示意图。
图7为本发明中的汽车倒车后轮主动转向控制系统和方法中的倒车档位提示灯。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明的汽车倒车后轮主动转向控制系统和方法做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1
为了避免驾驶员对四轮转向的适应性问题，避免出现倒车时发生挂蹭现象。本实施例提供了一种如图2所示的汽车倒车后轮主动转向控制系统，其包括VCU80(VCU即整车控制器)、电子换挡器100、中控总成90、制动开关120、前转向器总成30、后转向器总成40和提醒装置150。所述电子换挡100和制动开关120的输出端与所述VCU80的输入端相连，所述中控总成90与所述VCU80的控制端连接，并且所述VCU80的控制端与所述提醒装置150相连。所述提醒装置150包括控制器110、左倒车档位提示灯51、右倒车档位提示灯61和蜂鸣器70，所述控制器110的输入端与所述VCU80的控制端相连，所述控制器110的输出端与所述左倒车档位提示灯51、右倒车档位提示灯61和蜂鸣器70相连。如图7所示，所述左倒车档位提示灯51安装在所述左反光镜总成50的左侧边缘，所述右倒车档位提示灯61安装在所述右反光镜总成60的右侧边缘。结合图4所示，所述前转向器总成30包括前转向机MCU31(MCU即微控制单元)、转角传感器32、前齿轮35、左前拉杆33和右前拉杆34，所述前齿条35的动力输出端分别与所述左前拉杆33和右前拉杆34相连。方向盘10通过转向管柱总成20的动力输出端与所述前齿条35连接，并且所述转角传感器32设置在所述转向管柱总成20的输出端，所述转角传感器32与所述前转向机MCU31相连，所述前转向机MCU31与所述VCU80的控制端相连。如图5所示，所述后转向器总成40包括后转向机MCU41、后转向驱动电机42、后齿条45、左后拉杆43和右后拉杆44，所述后转向机MCU41的输入端与所述VCU80的控制端相连，所述后转向机MCU41的输出端与所述后转向驱动电机42相连，所述后转向驱动电机42的动力输出端与所述后齿条45相连，所述后齿条45的输出端与所述左后拉杆43和右后拉杆44相连。在本实施例所述中控总成90优选为设置有触摸屏控制输入的中控面板总成。
所述中控面板总成内预设有倒车后轮辅助转向强度档位，以解决驾驶员在使用后轮辅助转向倒车时的适应性问题。倒车后轮辅助转向强度档位设定为强介入档位(档位值d为1)，弱介入档位(档位值d为1/2)和无辅助档位(档位值d为0)。在车辆倒车时，所述VCU80通过公式β＝δ×di/k确定所述后轮转角。其中，d为所述通过中控面板总成90选定的倒车后轮辅助转向强度档位值d；所述i为倒车后轮辅助转向介入强度参数，其值i定义为βmax/αmax，其中βmax的为后轮转向的最大转向角，αmax为前轮转向的最大转向角；δ为转角传感器32测量的方向盘转角。k对特定的车辆而言为常数，具体来说k为标定的方向盘转角与前轮转角比值，存储于VCU。所述VCU80将计算得到的后轮转角β传输给所述后转向机MCU，所述后转向机MCU通过公式L＝β×f计算后齿轮条变化量L，所述f为标定值，具体来说所述f为标定的齿条与所述后轮转角的比值。所述后转向机MCU依据后齿轮条变化量L并通过所述后转向电机42驱动后齿条43，进而通过左后拉杆43和右后拉杆44控制后轮转向。
本实施例在中控总成90增加倒车后轮辅助转向强度档位选择，按照图2所示的控制流程，以解决驾驶员在使用后轮辅助转向倒车时的适应性问题。在车辆每次启动后，VCU80将倒车后轮辅助转向强度档位重置为无辅助档位(档位值d为0)，以保证对于初次驾驶该车的驾驶员在倒车时避免因驾驶习惯问题在倒车中存在挂蹭；由于每次车辆启动后均保持倒车后轮辅助转向强度档位为无辅助档位，亦可是驾驶员保持每次启动后初次倒车变更后轮辅助转向介入强度档位习惯，避免因上次倒车档位选择的不确定性对本次倒车的影响。
当车辆通过电子换挡100挂入“R”档(倒车档位)后，通过VCU80控制中控总成90(选择带有触摸控制屏的中控面板总成)，使中控总成面板屏幕中显示选择提示91，无辅助档位虚拟按钮92(可以汉字无表示)，弱介入档位虚拟按钮93(可以汉字弱表示)，强介入档位虚拟按钮94(可以汉字强表示)，并在总成面板屏幕中以绿色高亮显示当前VCU80中存储的倒车后轮辅助转向强度档位值d的虚拟按钮区域，其余两档位虚拟按钮区域处于红色背景显示。当驾驶员通过中控总成90改变倒车后轮辅助转向强度档位值d时，中控总成90将新后轮辅助转向强度档位值d传递至VCU80，VCU80储存并重新控制中控总成90，使中控总成面板屏幕当前档位虚拟按钮区域处于绿色高亮显示，并将其余档位虚拟按钮区域处于红色背景显示。
当车辆通过电子换挡100挂入“R”档(倒车档位)后，通过VCU80控制控制器110，利用蜂鸣器70发出倒车后轮强度档位选择提示音(该提示音与别于前、后雷达提示音)，设定t秒后或在制动踏板松开后，提示音结束，以免对倒车雷达提示音进行干扰。制动踏板开度信号通过制动开关120传递至VCU80，并利用控制器110，控制蜂鸣器70提示音。
当车辆通过电子换挡100挂入“R”档(倒车档位)后，通过VCU80控制控制器110，两侧反光镜外端左倒车档位提示灯51、右倒车档位提示灯61闪烁，以提示驾驶员通过中控总成90对后轮辅助转向强度档位的选择。当退出“R”档后，电子换挡100将信号传入VCU80，并通过控制器110控制左倒车档位提示灯51、右倒车档位提示灯61闪烁停止。
车辆倒车时，转角传感器32通过前转向机MCU31给VCU 80传输方向盘转角δ，驾驶员通过中控总成90选择倒车后轮辅助转向强度档位并将控制信号发送给VCU80，VCU 80根据公式β＝δ×i/k确定后轮转角β，其中k为标定的方向盘转角与前轮转角比值。后转向机MCU通过公式L＝β×f计算后齿轮条变化量L，所述f为标定值，具体来说所述f为标定的齿条与所述后轮转角的比值。所述后转向机MCU依据后齿轮条变化量L并通过所述后转向电机42驱动后齿条43，进而通过左后拉杆43和右后拉杆44控制后轮转向。
具体来说，如图6所示，倒车后轮辅助转向强度档位通过中控总成90(选择带有触摸控制屏的中控面板总成)进行选择，屏幕中显示选择提示91，无辅助档位虚拟按钮92(可以汉字无表示)，弱介入档位虚拟按钮93(可以汉字弱表示)，强介入档位虚拟按钮94(可以汉字强表示)，驾驶员可根据需求进行点击选择。
电子换挡100在退出“R”档后，VCU 80存储器记录倒车后轮辅助转向强度档位，以便于此次车辆熄火前驾驶员再次挂入“R”档后，使倒车后轮辅助转向强度档位的初始档位与之前保持一致，避免在泊车中反复切换前后档位时，造成前后两次挂入“R”档的后轮辅助转向强度档位不一致，使驾驶员出现短时习惯性的误操作。
无辅助档位虚拟按钮92、弱介入档位虚拟按钮93和强介入档位虚拟按钮94根据VCU 80中存储的记录，确认当前选择档位，并将当前选择档位虚拟按钮区域处于绿色高亮背景显示，其余两档位虚拟按钮区域处于红色背景显示。无辅助档位虚拟按钮92、弱介入档位虚拟按钮93和强介入档位虚拟按钮94应设置有明显区别于红色和黑色的颜色，如黑色。
采用本实施例的汽车倒车后轮主动转向控制系统和方法，驾驶员可以主动选择倒车时倒车后轮辅助转向强度档位，逐渐适应四轮转向倒车泊车。通过合理设定倒车后轮辅助转向强度档位的控制逻辑及提示功能，可以避免驾驶员发生误操作。
对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车倒车后轮主动转向控制系统，其特征在于包括：整车控制器、电子换挡、中控总成、制动开关、前转向器总成、后转向器总成和提醒装置；所述电子换挡和制动开关的输出端与所述整车控制器的输入端相连，所述中控总成与所述整车控制器的控制端连接，并且所述整车控制器的控制端与所述提醒装置相连；所述前转向器总成包括前转向机MCU、转角传感器、前齿轮、左前拉杆和右前拉杆，所述前齿条的动力输出端分别与所述左前拉杆和右前拉杆相连；方向盘通过转向管柱总成的动力输出端与所述前齿条连接，并且所述转角传感器设置在所述转向管柱总成的输出端，所述转角传感器与所述前转向机MCU相连，所述前转向机MCU与所述整车控制器的控制端相连；所述后转向器总成包括后转向机MCU、后转向驱动电机、后齿条、左后拉杆和右后拉杆，所述后转向机MCU的输入端与所述整车控制器的控制端相连，所述后转向机MCU的输出端与所述后转向驱动电机相连，所述后转向驱动电机的动力输出端与所述后齿条相连，所述后齿条的输出端与所述左后拉杆和右后拉杆相连。
2.根据权利要求1所述的汽车倒车后轮主动转向控制系统，其特征在于：所述中控总成为中控面板总成。
3.根据权利要求2所述的汽车倒车后轮主动转向控制系统，其特征在于：所述中控面板总成内预设有倒车后轮辅助转向强度档位，倒车后轮辅助转向强度档位设定有：强介入档位，对应档位值d为1；弱介入档位，对应档位值d为1/2；和无辅助档位，对应档位值d为0。
4.根据权利要求3所述的汽车倒车后轮主动转向控制系统，其特征在于：车辆倒车时，所述整车控制器通过公式β＝δ×di/k确定后轮转角β；其中，d为倒车后轮辅助转向强度档位值d；i为倒车后轮辅助转向介入强度参数，存储于VCU，其值i定义为βmax/αmax，βmax的为后轮转向的最大转向角，αmax为前轮转向的最大转向角；δ为转角传感器测量的方向盘转角；k为常数，存储于VCU。
5.根据权利要求3所述的汽车倒车后轮主动转向控制系统，其特征在于：车辆倒车时，所述后转向机MCU通过公式L＝β×f计算后齿轮条变化量L，所述f为标定的齿条与所述后轮转角的比值。
6.根据权利要求3所述的汽车倒车后轮主动转向控制系统，其特征在于：所述提醒装置包括控制器、左倒车档位提示灯、右倒车档位提示灯和蜂鸣器，所述控制器的输入端与所述整车控制器的控制端相连，所述控制器的输出端与所述左倒车档位提示灯、右倒车档位提示灯和蜂鸣器相连。
7.根据权利要求6所述的汽车倒车后轮主动转向控制系统，其特征在于：所述左倒车档位提示灯安装在所述左反光镜总成的左侧边缘，所述右倒车档位提示灯安装在所述右反光镜总成的右侧边缘。
8.一种汽车倒车后轮主动转向控制方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：
(1)车辆行驶中，当整车控制器检测到电子换挡挂入倒车档位时，整车控制器向中控总成发出倒车后轮辅助转向强度档位选择控制信号；
(2)驾驶员通过中控总成选择倒车后轮辅助转向强度档位；
(3)整车控制器根据倒车后轮辅助转向强度档位、倒车后轮辅助转向介入强度参数和方向盘转角计算后轮转向角；
(4)后转向机MCU根据后轮转向角计算后齿轮条变化量L，并将控制信号发送给后转向驱动电机，通过所述后转向驱动电机驱动后轮转向并控制其转向角。
9.根据权利要求8所述的汽车倒车后轮主动转向控制方法，其特征在于：当整车控制器检测到电子换挡退出倒车档位时，记录所述倒车后轮辅助转向强度档位。
10.根据权利要求8所述的汽车倒车后轮主动转向控制方法，其特征在于：车辆启动后，所述整车控制器将倒车后轮辅助转向强度档位重置为无辅助档位。
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