CN110949373A - 车辆的控制方法、系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆的控制方法、系统及车辆。其中，车辆的控制方法包括：获取车辆的行驶参数；根据行驶参数得到车辆的行驶状态信息，其中，行驶状态信息包括直线标志、驾驶员意图转向标志和预估偏离角速度；根据行驶参数和行驶状态信息确定侧风发生信息，其中，侧风发生信息包括侧风发生标志和横向加速度误差；根据侧风发生信息得到侧风运动信息，其中，侧风运动信息包括侧风运动标志；根据侧风运动信息得到侧风速度；根据侧风速度、行驶参数、横向加速度误差得到侧风影响转向补偿信号，并根据侧风影响转向补偿信号对车轮转向进行补偿。本发明的方法可以避免侧风对车辆造成的影响，提升车辆的稳定性。

Description

车辆的控制方法、系统及车辆
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种车辆的控制方法、系统及车辆。
背景技术
当汽车行驶在车辆驾驶员想要它行驶的方向上时，突然出现侧风或其他横向干扰，汽车可能会偏离驾驶员预期的方向。强烈的风可能会使驾驶员惊吓，并可能导致驾驶员偏离他或她预期的轨迹。
相关技术中，当车辆直线行驶或缓和曲线行驶时，采用制动和主动悬架进行横向补偿。使用刹车来修正侧风干扰将导致车辆减速并勉强稳定。存在以下缺点：制动会影响车速，并且只能提升直线行驶或者缓和曲线行驶的车辆的侧风稳定性，存在局限性。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种车辆的控制方法。该车辆的控制方法可以避免侧风对车辆造成的影响，提升车辆的稳定性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆的控制方法，包括以下步骤：获取车辆的行驶参数；根据所述行驶参数得到车辆的行驶状态信息，其中，所述行驶状态信息包括直线标志、驾驶员意图转向标志和预估偏离角速度；根据所述行驶参数和所述行驶状态信息确定侧风发生信息，其中，所述侧风发生信息包括侧风发生标志和横向加速度误差；根据所述侧风发生信息得到侧风运动信息，其中，所述侧风运动信息包括侧风运动标志；根据所述侧风运动信息得到侧风速度；根据所述侧风速度、所述行驶参数、所述横向加速度误差得到侧风影响转向补偿信号，并根据所述侧风影响转向补偿信号对车轮转向进行补偿。
进一步的，所述行驶参数包括车辆横摆角速度、车轮速度、驾驶盘转角和车速信号。
进一步的，所述车轮速度包括对应于每个车轮的车轮速度。
进一步的，所述根据行驶参数得到车辆的行驶状态信息，其中，所述行驶状态信息包括直线标志、驾驶员意图转向标志和预估偏离角速度，包括：根据所述车辆横摆角速度、车轮速度、驾驶盘转角和车速信号确定驾驶意图是否为直线行驶或者转向行驶；根据确定的驾驶意图和车辆实际行驶方向确定所述预估偏离角速度。
进一步的，所述根据所述侧风运动信息得到侧风速度，包括：根据车速信号以及横向加速度误差得到所述侧风速度。
本发明的车辆的控制方法，可以快速且准确地检测车辆的行驶方向是否受到侧风的影响，并能确定侧风速度及其方向，从而在车辆直线行驶和转向操纵下进行侧风补偿，可以检测并识别驾驶员意图并确定车辆是处于侧风状态下还是正常行驶下，从而在不减慢车辆速度的情况下控制车辆的稳定，避免侧风对车辆造成的影响，提升车辆的稳定性。
本发明的第二个目的在于提出一种车辆的控制系统。该系统可以避免侧风对车辆造成的影响，提升车辆的稳定性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆的控制系统，包括：检测模块，用于检测车辆的行驶参数；车辆行驶状态模块，用于根据所述行驶参数得到车辆的行驶状态信息，其中，所述行驶状态信息包括直线标志、驾驶员意图转向标志和预估偏离角速度；侧风发生检测模块，用于根据所述行驶参数和所述行驶状态信息确定侧风发生信息，其中，所述侧风发生信息包括侧风发生标志和横向加速度误差；侧风运动模块，用于根据所述侧风发生信息得到侧风运动信息，其中，所述侧风运动信息包括侧风运动标志；侧风速度估计模块，用于根据所述侧风运动信息得到侧风速度；侧风控制模块，用于根据所述侧风速度、所述行驶参数、所述横向加速度误差得到侧风影响转向补偿信号，并根据所述侧风影响转向补偿信号对车轮转向进行补偿。
进一步的，所述行驶参数包括车辆横摆角速度、车轮速度、驾驶盘转角和车速信号。
进一步的，所述车轮速度包括对应于每个车轮的车轮速度。
进一步的，所述车辆行驶状态模块用于根据所述车辆横摆角速度、车轮速度、驾驶盘转角和车速信号确定驾驶意图是否为直线行驶或者转向行驶，并根据确定的驾驶意图和车辆实际行驶方向确定所述预估偏离角速度，所述侧风速度估计模块用于根据车速信号以及横向加速度误差得到所述侧风速度。
所述的车辆的控制系统与上述的车辆的控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的第三个目的在于提出一种车辆，该车辆可以避免侧风对车辆造成的影响，提升车辆的稳定性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆，设置有如上述任意一个实施例所述的车辆的控制系统。
所述的车辆与上述的车辆的控制系统相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一个实施例所述的车辆的控制方法的流程图；
图2是根据本发明的一个实施例的车辆的控制系统的结构框图；
图3是根据本发明的一个实施例的车辆的控制系统的原理图；
图4是根据本发明一个实施例的检测车辆行驶状态的过程；
图5是根据本发明一个实施例的检测侧风发生的过程；
图6是根据确定侧风运动的过程；
图7是评估侧风速度的过程；
图8是用于确定最终转向的控制算法流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是根据本发明一个实施例的车辆的安全预警方法的流程图。
如图1所示，根据本发明一个实施例的车辆的控制方法，包括如下步骤：
S101：获取车辆的行驶参数。
在具体示例中，行驶参数包括但不限于车辆横摆角速度、车轮速度、驾驶盘转角和车速信号。此外，车轮速度包括对应于每个车轮的车轮速度。例如包括4个车轮的车辆，则车轮速度包括对应于4个车轮的车轮速度。
S102：根据行驶参数得到车辆的行驶状态信息，其中，行驶状态信息包括直线标志、驾驶员意图转向标志和预估偏离角速度。
具体地，根据车辆横摆角速度、车轮速度、驾驶盘转角和车速信号确定驾驶意图是否为直线行驶或者转向行驶，并根据确定的驾驶意图和车辆实际行驶方向确定所述预估偏离角速度。
S103：根据行驶参数和行驶状态信息确定侧风发生信息，其中，侧风发生信息包括侧风发生标志和横向加速度误差。
S104：根据侧风发生信息得到侧风运动信息，其中，侧风运动信息包括侧风运动标志。
S105：根据侧风运动信息得到侧风速度。
例如：根据车速信号以及横向加速度误差得到侧风速度。
S106：根据侧风速度、行驶参数、横向加速度误差得到侧风影响转向补偿信号，并根据侧风影响转向补偿信号对车轮转向进行补偿。
本发明实施例的车辆的控制方法，可以快速且准确地检测车辆的行驶方向是否受到侧风的影响，并能确定侧风速度及其方向，从而在车辆直线行驶和转向操纵下进行侧风补偿，可以检测并识别驾驶员意图并确定车辆是处于侧风状态下还是正常行驶下，从而在不减慢车辆速度的情况下控制车辆的稳定，避免侧风对车辆造成的影响，提升车辆的稳定性。
本发明实施例的车辆的控制方法可以应用到多种车辆上，其可以通过车辆的控制系统实现，因此，本发明的进一步示例中，提供了一种车辆的控制系统。
如图2所示，本发明实施例的车辆的控制系统200，包括：检测模块(如各种传感器)、车辆行驶状态模块218、侧风发生检测模块222、侧风运动模块224、侧风速度估计模块226和侧风控制模块230。
检测模块用于检测车辆的行驶参数。车辆行驶状态模块218用于根据所述行驶参数得到车辆的行驶状态信息，其中，所述行驶状态信息包括直线标志、驾驶员意图转向标志和预估偏离角速度。侧风发生检测模块222用于根据所述行驶参数和所述行驶状态信息确定侧风发生信息，其中，所述侧风发生信息包括侧风发生标志和横向加速度误差。侧风运动模块224用于根据所述侧风发生信息得到侧风运动信息，其中，所述侧风运动信息包括侧风运动标志。侧风速度估计模块226用于根据所述侧风运动信息得到侧风速度。侧风控制模块230用于根据所述侧风速度、所述行驶参数、所述横向加速度误差得到侧风影响转向补偿信号，并根据所述侧风影响转向补偿信号对车轮转向进行补偿。
车辆的控制系统200在车辆受到侧风干扰时，能够对车辆的行驶方向进行控制，从而确保车辆的稳定性。图3是根据本发明的一个实施例的车辆的示意图。车辆12包括AFS制动器14，AFS制动器14从制动控制器16接收转向命令信号。AFS制动器14驱动前轮18和20，其中，18和20是与轴22连接的车辆12的前轮。车辆12包括用于驾驶员驾驶车辆12的驾驶盘28。驾驶盘角度传感器30向侧风控制器26提供驾驶盘的角度信号以表示车辆驾驶员的转向意图。
此外，侧风控制系统10包括车轮速度传感器32、车辆横摆角速度传感器34和车辆横向加速度传感器36，其提供用于计算车速信号Vx的车轮速度信号(VLF,VRF,VLR,VRR，四个车轮)、车辆横摆角速度
Figure BDA0001810660190000061
和车辆横向加速度ay给侧风控制器26。侧风控制器26向制动控制器16提供转向命令信号，用于控制AFS制动器14。侧风控制系统10由侧风控制器26控制，以确定转向角增大量，然后命令AFS制动器14在必要时向车辆驾驶员提供额外的转向。AFS制动器14向驾驶盘28的车辆驾驶员提供转向角增大的转向命令，例如，前轮18和20可以根据驾驶盘28的转向而沿线40指向，而不受AFS制动器14的作用。
然而，车辆驾驶员意图转向角度可以沿42线。当AFS制动器14被激活时，可以向前轮18和20提供额外的转向角，以将前轮18和20的转向沿线42引导，从而使车辆12根据车辆驾驶员的意图运动。
结合图2所示，根据本发明的一个实施例的车辆的控制系统200包括AFS制动器14，AFS制动器14接收来自传感器的驾驶盘转向信号δdriver，其中，该传感器可以检测表示车辆驾驶员意图转向角度的驾驶盘的位置，并向车辆12提供前轮转向信号δf以引导车辆12。车辆的控制系统200还包括车辆行驶状态模块218，车辆行驶状态模块218接收车辆横摆角速度、车轮速度、驾驶盘角度δdriver、和车辆速度信号，并产生直线标志、驾驶员意图转向标志和预估偏离角速度。系统200还包括侧风发生检测模块222，其接收来自车辆行驶状态模块218的驾驶盘转向角δdriver、车辆横摆角速度、车辆速度、直线标志和驾驶员意图转向标志，并产生侧风发生标志和横向加速度误差。系统200还包括侧风运动模块224，其接收来自侧风发生检测模块222的侧风发生标志、车辆横向加速度和预估偏离角速度，并产生侧风运动标志。系统200还包括侧风速度估计模块226，其接收来自侧风运动模块224的侧风运动标志、车辆速度和车辆横向加速度误差，并生成估计的侧风速度。系统200还包括侧风控制模块230，其接收来自侧风发生检测模块222的车辆速度、横向加速度误差、驾驶盘转向角和前轮转向信号，并生成制动器控制信号δact_com。驾驶盘转向角δdriver和制动器14产生的信号δact被用于制动控制器16中的加法器234中，其中，制动控制器16用于产生施加于车辆转向器的转向控制信号δf。
图4示出了用于检测车辆行驶状态的发生的过程。表1给出了对应于检测车辆行驶状态的发生的过程的数字标记的模块及其对应的功能。
表1
Figure BDA0001810660190000071
Figure BDA0001810660190000081
Figure BDA0001810660190000082
是车辆的横摆角速度，|y|是y的绝对值；
Kμ是驾驶盘转向变化率，计算公式如下：
Figure BDA0001810660190000083
其中，a是从车辆重心到前轴的距离。b是从车辆重心到后轴的距离。Cf是前轴轮胎的侧偏刚度，由轮胎特性决定，示范值是61000N/rad。Cr是后轴轮胎的侧偏刚度，示范值是55000N/rad。M是车辆总质量。δdriver是驾驶盘转向角。g是重力加速度。
阈值差动速度Vth1and Vth2，与车辆直线运行的最大速度差有关，Vth1and Vth2的示范值是0.2和0.3(m/sec)。Vth是最小阈值速度，示范值是5m/sec。
Yaw_rate_SL_thrand Yaw_acc_SL_thr是横摆角速度和横摆加速度阈值，即车辆直线运行时的最大横摆角速度和最大横摆加速度，Yaw_rate_SL_thr and Yaw_acc_SL_thr的示范值是0.015和0.5rad(sec2)。
Yaw_rate_IntStr_thr是车辆按照驾驶员意图运行的最大横摆误差。该阈值由车辆速度和驾驶盘转角得到。示范值如表2所示：
表2
Figure BDA0001810660190000091
图5示出了检测侧风发生的过程，该过程可以由本文车辆12的实施例检测到的侧风标志的状态(FCWdetect)表示。表3是对应于检测侧风发生的过程的数字标记模块及其相应的函数。
表3
Figure BDA0001810660190000092
Figure BDA0001810660190000101
其中，δf是前轮的方向盘角度定义为δf＝δdriver+δact。δdriver是驾驶员和车轮转向角。δact是由制动器16施加的额外的前轮转向角度，以减轻侧风。ayerr是由侧风扰动引起的横向加速度误差。ayth是检测侧风发生的横向加速度的最小值。δth是假设车轮沿直线行驶时前轮方向盘角度的最小值，示范值是δth＝0.0044rad。
图6示出了根据本文车辆12的实施例的侧风运动标志的状态指示的侧风运动的过程。表4是对应于检测侧风发生过程的数字标记的模块及其相应的函数：
表4
Figure BDA0001810660190000102
Figure BDA0001810660190000111
例如：最大值最初是序列中出现的第一个数，它是1，序列中的第二个数是3，它大于第一个数，然后最大数现在是3，序列中的第三个数是2，小于3，所以最大值将保持在3，第四个数是4，大于3，那么最大值现在变成4，等等。
其中，ΔayThr是横向加速度误差导数的最小值，以考虑侧风运动，其示范性值是5m/sec3。Kamin_Thr是一个小于1的阈值，|Δaymax(+)|,|Δaymin(-)|的任何一个小于或等于Δaymax*Kamin_Thr的值将不会在确定侧风运动条件时被考虑，当车辆受到侧风干扰时，该阈值由车辆数据确定。Kamin_Thr示范性的值是0.1)
图7示出了估计侧风速度的过程，侧风速度模块包括建模的最大横向加速度误差作为车速和已知侧风速度Vcwm 606的函数。在一个示例性的实施例中，车辆速度和最大横向加速度误差ayerrcwm的关系可以在已知风速Vcwm(例如Vcwm＝100km/h)的情况下表达(这种关系可以通过车辆测试或仿真来模拟)
表5a
Figure BDA0001810660190000121
表5b提供了对应于侧风速度的过程的数字标记模块及相应的函数。
表5b
Figure BDA0001810660190000122
Figure BDA0001810660190000131
根据本发明的实施例，使用以下侧风控制用来得到额外的前轮转向输入命令，车辆侧风控制的如下：
图8示出了根据本发明的一个实施例的控制算法的操作流程图，用于确定在车辆受到侧风干扰时的前轮的最终转向控制信号δf。702启动程序。704用于处理转向指令信号δf,方向盘转向信号δdriver,横向加速度ayerr，横向误差Δay,最大横向误差Δaymax,预估风速Vcw_est，横向运动标志和测速信号Vx。
706的控制确定第一增益G1，第一增益的计算如下：
G1＝G10sign(δ)sign(Δay) (1)
其中，G10是根据最大急动的绝对值的查找表得到的，查找表的一个例子如表6所示：
表6
Figure BDA0001810660190000132
然后该控制确定708中的第二增益G2。第二增益是根据在已知侧风速度Vcwm下的车速的查找表得到的。查找表的一个例子如表7所示：
表7
Figure BDA0001810660190000133
然后确定710的第三增益G3，第三增益计算公式如下：
Figure BDA0001810660190000134
然后根据侧风控制δact_com确定额外的前轮转向车辆命令角度，其中，侧风运动标志＝1，时间步长＝k。
δact_com(k)＝δf(k-1)G1G2G3 (3)
公式(3)说明了其优点，是一种前馈控制，根据车辆的方向就可以知道引起车辆移动是由于驾驶员在正常情况下的操作还是由于侧风干扰引起的。
制动器14向驾驶盘28的驾驶盘转向角δdriver(k)提供转向角度增大值δact(k)，前轮转向角度的确定如下：
δf(k)＝δdriver(k)+δact(k) (4)
通常，电机232将发出要求的命令角度，即δact＝δact_com。
然后该控制确定方框714中风Wdir(k)的方向：
Wdir(k)＝sign(δact(k)) (5)。
假设正制动器角将车辆转向右侧，负制动器角将车辆转向右侧，则正符号表示风在右侧吹，负号表示风在车辆左侧。
本发明实施例的车辆的控制系统，可以快速且准确地检测车辆的行驶方向是否受到侧风的影响，并能确定侧风速度及其方向，从而在车辆直线行驶和转向操纵下进行侧风补偿，可以检测并识别驾驶员意图并确定车辆是处于侧风状态下还是正常行驶下，从而在不减慢车辆速度的情况下控制车辆的稳定，避免侧风对车辆造成的影响，提升车辆的稳定性。
需要说明的是，本发明实施例的车辆的控制系统的具体实现方式与本发明实施例的车辆的控制方法的具体实现方式类似，具体请参见方法部分的描述，为了减少冗余，此处不做赘述。
进一步地，本发明的实施例公开了一种车辆，设置有如上述任意一个实施例中的车辆的控制系统。该车辆可以快速且准确地检测车辆的行驶方向是否受到侧风的影响，并能确定侧风速度及其方向，从而在车辆直线行驶和转向操纵下进行侧风补偿，可以检测并识别驾驶员意图并确定车辆是处于侧风状态下还是正常行驶下，从而在不减慢车辆速度的情况下控制车辆的稳定，避免侧风对车辆造成的影响，提升车辆的稳定性。
另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取车辆的行驶参数；
根据所述行驶参数得到车辆的行驶状态信息，其中，所述行驶状态信息包括直线标志、驾驶员意图转向标志和预估偏离角速度；
根据所述行驶参数和所述行驶状态信息确定侧风发生信息，其中，所述侧风发生信息包括侧风发生标志和横向加速度误差；
根据所述侧风发生信息得到侧风运动信息，其中，所述侧风运动信息包括侧风运动标志；
根据所述侧风运动信息得到侧风速度；
根据所述侧风速度、所述行驶参数、所述横向加速度误差得到侧风影响转向补偿信号，并根据所述侧风影响转向补偿信号对车轮转向进行补偿。
2.根据权利要求1所述的车辆的控制方法，其特征在于，所述行驶参数包括车辆横摆角速度、车轮速度、驾驶盘转角和车速信号。
3.根据权利要求2所述的车辆的控制方法，其特征在于，所述车轮速度包括对应于每个车轮的车轮速度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的车辆的控制方法，其特征在于，所述根据行驶参数得到车辆的行驶状态信息，其中，所述行驶状态信息包括直线标志、驾驶员意图转向标志和预估偏离角速度，包括：
根据所述车辆横摆角速度、车轮速度、驾驶盘转角和车速信号确定驾驶意图是否为直线行驶或者转向行驶；
根据确定的驾驶意图和车辆实际行驶方向确定所述预估偏离角速度。
5.根据权利要求1-3任一项所述的车辆的控制方法，其特征在于，所述根据所述侧风运动信息得到侧风速度，包括：
根据车速信号以及横向加速度误差得到所述侧风速度。
6.一种车辆的控制系统，其特征在于，包括：
检测模块，用于检测车辆的行驶参数；
车辆行驶状态模块，用于根据所述行驶参数得到车辆的行驶状态信息，其中，所述行驶状态信息包括直线标志、驾驶员意图转向标志和预估偏离角速度；
侧风发生检测模块，用于根据所述行驶参数和所述行驶状态信息确定侧风发生信息，其中，所述侧风发生信息包括侧风发生标志和横向加速度误差；
侧风运动模块，用于根据所述侧风发生信息得到侧风运动信息，其中，所述侧风运动信息包括侧风运动标志；
侧风速度估计模块，用于根据所述侧风运动信息得到侧风速度；
侧风控制模块，用于根据所述侧风速度、所述行驶参数、所述横向加速度误差得到侧风影响转向补偿信号，并根据所述侧风影响转向补偿信号对车轮转向进行补偿。
7.根据权利要求6所述的车辆的控制系统，其特征在于，所述行驶参数包括车辆横摆角速度、车轮速度、驾驶盘转角和车速信号。
8.根据权利要求7所述的车辆的控制系统，其特征在于，所述车轮速度包括对应于每个车轮的车轮速度。
9.根据权利要求6-8任一项所述的车辆的控制系统，其特征在于，所述车辆行驶状态模块用于根据所述车辆横摆角速度、车轮速度、驾驶盘转角和车速信号确定驾驶意图是否为直线行驶或者转向行驶，并根据确定的驾驶意图和车辆实际行驶方向确定所述预估偏离角速度，所述侧风速度估计模块用于根据车速信号以及横向加速度误差得到所述侧风速度。
10.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求6-9任一项所述的车辆的控制系统。
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