CN111645756A - 转向控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种转向控制方法,包括实时采集车辆的行驶速度;判断行驶速度与预设速度阈值的大小关系。当行驶速度小于第一预设速度阈值时,控制车辆的前后轮均以最小转弯半径行驶,以提高车辆在泊车时的机动性和操控感。当行驶速度大于或等于第一预设速度阈值且小于第二预设速度阈值时,控制车辆前轮根据车辆的方向盘与车辆前轮的传动比进行转向,无需过多干预,提高了转向系统的工作效率。当行驶速度大于或等于第二预设速度阈值时,通过分别计算车辆前轮的侧偏补偿角和车辆后轮的侧偏补偿角,对车辆前后轮的转向分别进行补偿,不论是不足转向还是过度转向,均能通过对转向进行补偿而减小甚至消除侧偏角,提高了驾驶员的操控感受和车辆的安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及车辆转向控制技术领域,特别涉及一种转向控制方法。
背景技术
随着汽车在日常生活中的普及,人们对车辆的性能也提出了更高的要求。而如何减小车辆在泊车状态或行驶状态时的转弯半径成为了各大汽车厂商关注的锐点问题。
事实上,车辆在行驶过程中,尤其是在转向的过程中,车轮中心沿车轴方向会产生一个侧向力。又因为车轮是有弹性的,所以在侧向力未达到车轮与地面间的最大摩擦力时,侧向力使轮胎产生变形,使车轮倾斜,导致车轮行驶方向偏离预定的行驶路线。这种现象,就称为车轮的侧偏现象。而车辆轮胎的中心线,在侧向力的作用下,与车轮平面错开了一定距离,而且有一个倾斜角,这个倾斜角,就叫做侧偏角。
当车辆前轮的侧偏角等于车辆后轮的侧偏角时,车辆实际转弯半径等于方向盘转角对应的转弯半径,称为“中性转向”;当车辆前轮的侧偏角大于车辆后轮的侧偏角时,车辆实际转弯半径大于方向盘转角对应的转弯半径,称为“不足转向”;当车辆后轮的侧偏角大于车辆前轮的侧偏角时,车辆实际转弯半径小于方向盘转角对应的转弯半径,称为“过度转向”。
在实际行车过程中,很容易发生不足转向和过度转向。具体来说,当车辆以较大速度转弯,或者入弯角度较小的时候,容易发生不足转向;当车辆在直道高速行驶时,如果大幅度转动方向盘,会发生过度转向。且现有技术中传统的汽车转向系统的转向控制方法也并不能很好地抑制不足转向和过度转向。而不论是不足转向还是过度转向,都会使得车辆在实际转向时的路径与预设路径发生较大偏移,影响驾驶员的操控感受,甚至还会影响车辆的安全性能。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中传统的汽车转向系统的转向控制方法并不能很好地抑制不足转向和过度转向,使得车辆在实际转向时的路径与预设路径发生较大偏移,影响驾驶员的操控感受及车辆的安全性能的问题。
为解决上述问题,本发明的实施方式公开了一种转向控制方法,包括以下步骤:
S1:实时采集车辆的行驶速度;
S2:判断行驶速度与预设速度阈值的大小关系;
当行驶速度小于第一预设速度阈值时,计算车辆的最小转弯半径,并控制车辆前轮和车辆后轮均以最小转弯半径行驶,直至车辆泊车;当行驶速度大于或等于第一预设速度阈值且小于第二预设速度阈值时,控制车辆前轮根据车辆的方向盘与车辆前轮的传动比进行转向;当行驶速度大于或等于第二预设速度阈值时,计算车辆的不足转向度,根据不足转向度计算车辆前轮和车辆后轮的侧偏补偿角,并根据侧偏补偿角对车辆的转向进行补偿。
采用上述方案,实时采集车辆的行驶速度,并将行驶速度与预设速度阈值比较,根据不同的行驶速度对车辆的转向进行控制,能够提高转向控制的准确性。当行驶速度小于第一预设速度阈值时,控制车辆的前轮和后轮均以最小转弯半径行驶,能够提高车辆在泊车时的机动性和操控感。当行驶速度大于或等于第一预设速度阈值且小于第二预设速度阈值时,控制车辆前轮根据车辆的方向盘与车辆前轮的传动比进行转向,此时的车辆处于“中性转向”情况,无需过多干预,提高了转向系统的工作效率。当行驶速度大于或等于第二预设速度阈值时,根据侧偏补偿角对车辆的转向进行补偿。通过分别计算车辆前轮的侧偏补偿角和车辆后轮的侧偏补偿角,对车辆前轮和车辆后轮的转向分别进行补偿,不论是不足转向还是过度转向,均能通过对转向进行补偿而减小甚至消除侧偏角,提高了驾驶员的操控感受和车辆的安全性能。
根据本发明的另一具体实施方式,本发明实施方式公开的转向控制方法,计算车辆的最小转弯半径包括:采集车辆前轮中的前外轮和车辆后轮中的后外轮的最大设计旋转角信息,以及车辆的轴距信息;根据最大设计旋转角信息和轴距信息计算车辆的最小转弯半径。
采用上述方案,根据最大设计旋转角信息和轴距信息计算车辆的最小转弯半径,并控制车辆的前轮和后轮均以最小转弯半径行驶,车辆不需很大的活动范围就能泊入预定的位置,能够提高车辆在泊车时的机动性和操控感。
根据本发明的另一具体实施方式,本发明实施方式公开的转向控制方法,根据以下公式计算车辆的最小转弯半径:
其中,R为最小转弯半径,L为车辆的轴距,θf为车辆前轮中的前外轮的最大设计旋转角,θr为车辆后轮中的后外轮的最大设计旋转角。
根据本发明的另一具体实施方式,本发明实施方式公开的转向控制方法,控制车辆前轮根据车辆的方向盘与车辆前轮的传动比进行转向时,车辆后轮无转向动作。
采用上述方案,当车辆行驶速度较小,不容易发生不足转向的时候,不对车辆的转弯做过多干预,提高了转向系统的工作效率,也节省了系统的能耗。
根据本发明的另一具体实施方式,本发明实施方式公开的转向控制方法,计算车辆的不足转向度,根据不足转向度计算车辆前轮和车辆后轮的侧偏补偿角,并根据侧偏补偿角对车辆的转向进行补偿,包括:
S21:判断车辆的方向盘是否有信号输入;
若是,则执行步骤S22;
若否,则继续判断车辆的方向盘是否有信号输入;
S22:采集车辆的质心侧偏角、横摆角速度、侧向加速度、前轴高度变化值和后轴高度变化值;
S23:根据质心侧偏角、横摆角速度、侧向加速度、前轴高度变化值和后轴高度变化值计算前轴侧偏角和后轴侧偏角;
S24:根据前轴侧偏角和后轴侧偏角计算侧偏角补偿值;
S25:根据侧偏角补偿值计算车辆前轮的侧偏补偿角和车辆后轮的侧偏补偿角。
采用上述方案,根据质心侧偏角、横摆角速度、侧向加速度、前轴高度变化值和后轴高度变化值计算前轴侧偏角和后轴侧偏角,并根据前轴侧偏角和后轴侧偏角计算侧偏角补偿值,再根据侧偏角补偿值计算车辆前轮的侧偏补偿角和车辆后轮的侧偏补偿角,能够提高车辆前轮的侧偏补偿角和车辆后轮的侧偏补偿角的准确度。且通过分别计算车辆前轮的侧偏补偿角和车辆后轮的侧偏补偿角,对车辆前轮和车辆后轮的转向分别进行补偿,不论是不足转向还是过度转向,均能通过对转向进行补偿而减小甚至消除侧偏角,提高了驾驶员的操控感受和车辆的安全性能。
根据本发明的另一具体实施方式,本发明实施方式公开的转向控制方法,步骤S22中,通过质心侧偏角传感器采集质心侧偏角;通过质心横摆角速度传感器采集横摆角速度;通过前轴高度传感器采集前轴高度变化值;通过后轴高度传感器采集后轴高度变化值。
根据本发明的另一具体实施方式,本发明实施方式公开的转向控制方法,步骤S23中,根据以下公式计算前轴侧偏角:
其中,α1为前轴侧偏角,β为质心侧偏角,b为后轴高度变化值,L为车辆的轴距,ω为横摆角速度,a为前轴高度变化值,v为车辆的行驶速度,θf为车辆前外轮的最大设计旋转角;
根据以下公式计算后轴侧偏角:
其中,α2为后轴侧偏角,β为质心侧偏角,b为后轴高度变化值,L为车辆的轴距,ω为横摆角速度,a为前轴高度变化值,v为车辆的行驶速度。
根据本发明的另一具体实施方式,本发明实施方式公开的转向控制方法,步骤S24包括:
根据前轴侧偏角和后轴侧偏角计算实际不足转向度;
根据实际不足转向度与理想不足转向度计算不足转向度差值;
根据不足转向度差值计算侧偏角补偿值;
其中,
不足转向度差值为Δ=understeer-idealunder steer;
根据本发明的另一具体实施方式,本发明实施方式公开的转向控制方法,步骤S25中,根据以下公式计算车辆前轮的侧偏补偿角:
根据以下公式计算车辆后轮的侧偏补偿角:
根据本发明的另一具体实施方式,本发明实施方式公开的转向控制方法,第一预设速度阈值的范围为4km/h-6km/h;第二预设速度阈值的范围为18km/h-22km/h。
本发明的有益效果是:
本发明通过实时采集车辆的行驶速度,并将行驶速度与预设速度阈值比较,根据不同的行驶速度对车辆的转向进行控制,能够提高转向控制的准确性。当行驶速度小于第一预设速度阈值时,控制车辆的前轮和后轮均以最小转弯半径行驶,能够提高车辆在泊车时的机动性和操控感。当行驶速度大于或等于第一预设速度阈值且小于第二预设速度阈值时,控制车辆前轮根据车辆的方向盘与车辆前轮的传动比进行转向,此时的车辆处于“中性转向”情况,无需过多干预,提高了转向系统的工作效率。当行驶速度大于或等于第二预设速度阈值时,根据侧偏补偿角对车辆的转向进行补偿。通过分别计算车辆前轮的侧偏补偿角和车辆后轮的侧偏补偿角,对车辆前轮和车辆后轮的转向分别进行补偿,不论是不足转向还是过度转向,均能通过对转向进行补偿而减小甚至消除侧偏角,提高了驾驶员的操控感受和车辆的安全性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的转向控制方法的流程示意图;
图2是本发明实施例提供的转向控制方法的另一流程示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍,但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反,结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解,以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外,为了避免混乱或模糊本发明的重点,有些具体细节将在描述中被省略。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。
应注意的是,在本说明书中,相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实施例的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实施例的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
为解决现有技术中传统的汽车转向系统的转向控制方法并不能很好地抑制不足转向和过度转向,使得车辆在实际转向时的路径与预设路径发生较大偏移,影响驾驶员的操控感受及车辆的安全性能的问题。本发明的实施方式公开了一种转向控制方法,具体地,参考图1示出的本发明实施例提供的转向控制方法的流程示意图和图2示出的本发明实施例提供的转向控制方法的另一流程示意图,本发明实施例提供的转向控制方法具体包括以下步骤:
S1:实时采集车辆的行驶速度;
S2:判断行驶速度与预设速度阈值的大小关系;
当行驶速度小于第一预设速度阈值时,计算车辆的最小转弯半径,并控制车辆前轮和车辆后轮均以最小转弯半径行驶,直至车辆泊车;
当行驶速度大于或等于第一预设速度阈值且小于第二预设速度阈值时,控制车辆前轮根据车辆的方向盘与车辆前轮的传动比进行转向;
当行驶速度大于或等于第二预设速度阈值时,计算车辆的不足转向度,根据不足转向度计算车辆前轮和车辆后轮的侧偏补偿角,并根据侧偏补偿角对车辆的转向进行补偿。
上述方法通过对转向进行补偿而减小甚至消除侧偏角,提高了驾驶员的操控感受和车辆的安全性能。
继续参考图1,对步骤S1的细节做进一步描述。
本实施例中,步骤S1:实时采集车辆的行驶速度的方法包括但不限于通过机械式速度传感器采集,本实施例对此不做具体限定。
接下来,参考图1和图2对步骤S2的具体细节做进一步描述。
步骤S2:判断行驶速度与预设速度阈值的大小关系。
其中,判断行驶速度与预设速度阈值的大小关系具体是通过车载控制器完成的。车载控制器内提前输入预设速度阈值,且车载控制器与车辆的仪表盘连接,以获取车辆的行驶速度,并将行驶速度与预设速度阈值做比较。
当行驶速度小于第一预设速度阈值时,计算车辆的最小转弯半径,并控制车辆前轮和车辆后轮均以最小转弯半径行驶,直至车辆泊车。
优选的,本实施例中,第一预设速度阈值的范围为4km/h-6km/h。具体可以是4km/h、4.5km/h、5km/h、5.5km/h、6km/h,还可以是其他数值,本实施例对此不做具体限定。
具体地,本实施例中,计算车辆的最小转弯半径的方法包括以下步骤:
首先,采集车辆前轮中的前外轮和车辆后轮中的后外轮的最大设计旋转角信息,以及车辆的轴距信息。
需要解释的是,车辆前轮中的前外轮是指车辆在转弯时,处于外侧的前轮。例如,车辆左转弯,右侧的前轮就是前外轮;车辆右转弯,左侧的前轮就是前外轮。车辆后轮中的后外轮是指车辆在转弯时,处于外侧的后轮。例如,车辆左转弯,右侧的后轮就是后外轮,车辆右转弯,左侧的后轮就是后外轮。
还需要解释的是,最大设计旋转角则是指车辆在转弯时,车轮可以旋转的最大角度。
而车辆的轴距信息具体指车辆的轴距,也即车辆前轴中心到后轴中心的距离。
然后,根据最大设计旋转角信息和轴距信息计算车辆的最小转弯半径。
需要说明的是,本实施例中,根据以下公式计算车辆的最小转弯半径:
其中,R为最小转弯半径,L为车辆的轴距,θf为车辆前轮中的前外轮的最大设计旋转角,θr为车辆后轮中的后外轮的最大设计旋转角。
当行驶速度大于或等于第一预设速度阈值且小于第二预设速度阈值时,控制车辆前轮根据车辆的方向盘与车辆前轮的传动比进行转向。
优选的,本实施例中,第二预设速度阈值的范围为18km/h-22km/h。具体可以是18km/h、19km/h、20km/h、21km/h、22km/h或者其他数值,本实施例对此不做具体限定。
需要说明的是,本实施例中,控制车辆前轮根据车辆的方向盘与车辆前轮的传动比进行转向时,车辆后轮无转向动作。
也就是说,当行驶速度大于或等于第一预设速度阈值且小于第二预设速度阈值时,此时的车速较低,在转弯时发生不足转向的可能性很小,此时仅需控制车辆正常行驶即可,无需对转向进行过多的干预。
当行驶速度大于或等于第二预设速度阈值时,计算车辆的不足转向度,根据不足转向度计算车辆前轮和车辆后轮的侧偏补偿角,并根据侧偏补偿角对车辆的转向进行补偿。
具体地,计算车辆的不足转向度,根据不足转向度计算车辆前轮和车辆后轮的侧偏补偿角,并根据侧偏补偿角对车辆的转向进行补偿,包括:
S21:判断车辆的方向盘是否有信号输入。
若是,则执行步骤S22。
若否,则继续判断车辆的方向盘是否有信号输入。
此步骤中,判断车辆的方向盘是否有信号输入是指判断驾驶员是否转动方向盘,具体可以通过方向盘转角传感器进行信息采集,然后整车控制器获取方向盘转角传感器采集的信息,并进行判断。
S22:采集车辆的质心侧偏角、横摆角速度、侧向加速度、前轴高度变化值和后轴高度变化值。
优选的,本实施例中,通过质心侧偏角传感器采集质心侧偏角;通过质心横摆角速度传感器采集横摆角速度;通过前轴高度传感器采集前轴高度变化值;通过后轴高度传感器采集后轴高度变化值。侧向加速度可以通过侧向加速度传感器测量。当然,本领域技术人员还可以根据实际需要选择其他的测量器件采集上述信息,本实施例对此不做具体限定。
S23:根据质心侧偏角、横摆角速度、侧向加速度、前轴高度变化值和后轴高度变化值计算前轴侧偏角和后轴侧偏角。
需要说明的是,本实施例中,根据以下公式计算前轴侧偏角:
其中,α1为前轴侧偏角,β为质心侧偏角,b为后轴高度变化值,L为车辆的轴距,ω为横摆角速度,a为前轴高度变化值,v为车辆的行驶速度,θf为车辆前外轮的最大设计旋转角。
根据以下公式计算后轴侧偏角:
其中,α2为后轴侧偏角,β为质心侧偏角,b为后轴高度变化值,L为车辆的轴距,ω为横摆角速度,a为前轴高度变化值,v为车辆的行驶速度。
S24:根据前轴侧偏角和后轴侧偏角计算侧偏角补偿值。
具体地,步骤S24包括:
首先,根据前轴侧偏角和后轴侧偏角计算实际不足转向度。
具体地,实际不足转向度的计算公式为:
其中,lacc为侧向加速度。
然后,根据实际不足转向度与理想不足转向度计算不足转向度差值。
具体地,不足转向度差值为Δ=understeer-idealunder steer。
需要说明的是,不足转向度是指,在实际行车过程中,车辆在转弯时,预设的转弯路径与实际的转弯路径的角度差值,理想不足转向度是指,理想状态下,车辆在转弯时,预设的转弯路径与实际的转弯路径的角度差值。
再然后,根据不足转向度差值计算侧偏角补偿值。
S25:根据侧偏角补偿值计算车辆前轮的侧偏补偿角和车辆后轮的侧偏补偿角。
需要说明的是,本实施例中,根据以下公式计算车辆前轮的侧偏补偿角。
根据以下公式计算车辆后轮的侧偏补偿角:
采用上述方案,通过实时采集车辆的行驶速度,并将行驶速度与预设速度阈值比较,根据不同的行驶速度对车辆的转向进行控制,能够提高转向控制的准确性。当行驶速度小于第一预设速度阈值时,控制车辆的前轮和后轮均以最小转弯半径行驶,能够提高车辆在泊车时的机动性和操控感。当行驶速度大于或等于第一预设速度阈值且小于第二预设速度阈值时,控制车辆前轮根据车辆的方向盘与车辆前轮的传动比进行转向,此时的车辆处于“中性转向”情况,无需过多干预,提高了转向系统的工作效率。当行驶速度大于或等于第二预设速度阈值时,根据侧偏补偿角对车辆的转向进行补偿。通过分别计算车辆前轮的侧偏补偿角和车辆后轮的侧偏补偿角,对车辆前轮和车辆后轮的转向分别进行补偿,不论是不足转向还是过度转向,均能通过对转向进行补偿而减小甚至消除侧偏角,提高了驾驶员的操控感受和车辆的安全性能。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式,已经对本发明进行了图示和描述,但本领域的普通技术人员应该明白,以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变,包括做出若干简单推演或替换,而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种转向控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:实时采集车辆的行驶速度;
S2:判断所述行驶速度与预设速度阈值的大小关系;
当所述行驶速度小于第一预设速度阈值时,计算车辆的最小转弯半径,并控制车辆前轮和车辆后轮均以所述最小转弯半径行驶,直至车辆泊车;
当所述行驶速度大于或等于第一预设速度阈值且小于第二预设速度阈值时,控制车辆前轮根据车辆的方向盘与所述车辆前轮的传动比进行转向;
当所述行驶速度大于或等于第二预设速度阈值时,计算车辆的不足转向度,根据所述不足转向度计算车辆前轮和车辆后轮的侧偏补偿角,并根据所述侧偏补偿角对车辆的转向进行补偿。
2.如权利要求1所述的转向控制方法,其特征在于,所述计算车辆的最小转弯半径包括:
采集所述车辆前轮中的前外轮和所述车辆后轮中的后外轮的最大设计旋转角信息,以及车辆的轴距信息;
根据所述最大设计旋转角信息和所述轴距信息计算车辆的所述最小转弯半径。
4.如权利要求1所述的转向控制方法,其特征在于,控制所述车辆前轮根据车辆的方向盘与所述车辆前轮的传动比进行转向时,车辆后轮无转向动作。
5.如权利要求1所述的转向控制方法,其特征在于,所述计算车辆的不足转向度,根据所述不足转向度计算车辆前轮和车辆后轮的侧偏补偿角,并根据所述侧偏补偿角对车辆的转向进行补偿,包括:
S21:判断车辆的方向盘是否有信号输入;
若是,则执行步骤S22;
若否,则继续判断车辆的方向盘是否有信号输入;
S22:采集车辆的质心侧偏角、横摆角速度、侧向加速度、前轴高度变化值和后轴高度变化值;
S23:根据所述质心侧偏角、所述横摆角速度、所述侧向加速度、所述前轴高度变化值和所述后轴高度变化值计算前轴侧偏角和后轴侧偏角;
S24:根据所述前轴侧偏角和所述后轴侧偏角计算侧偏角补偿值;
S25:根据所述侧偏角补偿值计算所述车辆前轮的侧偏补偿角和所述车辆后轮的侧偏补偿角。
6.如权利要求5所述的转向控制方法,其特征在于,步骤S22中,通过质心侧偏角传感器采集所述质心侧偏角;
通过质心横摆角速度传感器采集所述横摆角速度;
通过前轴高度传感器采集所述前轴高度变化值;
通过后轴高度传感器采集所述后轴高度变化值。
10.如权利要求1-9中任一项所述的转向控制方法,其特征在于,所述第一预设速度阈值的范围为4km/h-6km/h;所述第二预设速度阈值的范围为18km/h-22km/h。
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