CN111731315B - 一种汽车急加速过程中的跑偏补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，包括：(1)学习过程：判定跑偏补偿是否满足学习条件，在满足学习条件的情况下，计算车辆的侧向偏移量；(2)补偿过程：根据侧向偏移量计算电机补偿力矩，电机补偿力矩作为电机扭矩偏置加到正常的电机输出扭矩上；(3)确认过程：确认补偿的效果是否达到设计要求。如果没有，系统会进一步优化电机补偿力矩。本发明可以解决汽车急加速过程中产生跑偏现象的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车急加速过程中的跑偏补偿方法。
背景技术
在很多车辆上由于左、右驱动半轴不等长，导致汽车在急加速过程中左、右半轴的输出力矩不相等，车辆出现跑偏现象。另外，悬架零部件的制造及安装误差、轮胎左右磨损不一致等因素，汽车从静止进行急加速的过程中，也会发生跑偏现象，严重的跑偏会影响驾驶体验甚至驾驶安全。
国内对汽车防跑偏现象进行了一定的研究，也提出了一些预防跑偏的方法。申请号201710066195.3的专利申请公开了一种汽车防跑偏方法和系统，该专利申请根据获取的车辆两前轮轮速信号或两后轮轮速信号和方向盘转角信号，计算车辆的实际偏转角度，根据所述方向盘转角信号获取所述车辆预计偏转角度，判断所述车辆实际偏转角度与所述车辆预计偏转角度差是否大于预设值，若大于预设值，调整所述车辆车轮偏转角度。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，用以解决汽车在急加速过程中容易发生跑偏，影响驾驶体验甚至驾驶安全的问题。
为实现上述目的，本发明的方案是：一种汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，所述跑偏补偿方法包括如下步骤：
步骤1，设定名义电机力矩学习值的初始值等于零；
步骤2，获取车辆行驶时的车速、横摆角速度、纵向加速度和方向盘力矩，当所述车速、纵向加速度以及方向盘力矩满足跑偏补偿学习条件时，进行跑偏补偿学习，所述名义电机力矩学习值随着跑偏补偿学习过程实时变化；
步骤3，计算车辆的侧向偏移量特征值，并根据名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线以及名义电机力矩学习值补偿系数随车速变化的关系曲线，得到跑偏补偿请求的电机力矩补偿值，所述电机力矩补偿值的符号始终与实际的电机力矩的符号相反；
步骤4，将所述电机力矩补偿值作为电机扭矩偏置，加到正常的电机输出扭矩上，对车辆进行跑偏补偿；
步骤5，根据车辆的侧向偏移量特征值判定车辆是否满足跑偏补偿要求，如果不满足补偿要求，对电机力矩补偿值进行修正；如果满足补偿要求，则说明补偿效果良好，补偿过程结束；
步骤6，如果车辆的侧向偏移量特征值大于触发修正功能的最大侧向偏移量，则判定跑偏补偿学习存在异常，返回步骤1。
进一步地，根据本发明所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，步骤2中，跑偏补偿学习条件为：车辆的纵向加速度大于最小设定值，车辆的车速大于最小设定值，方向盘力矩小于设定值。
进一步地，根据本发明所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，步骤3中，根据名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线，得到名义电机力矩学习值，然后根据名义电机力矩学习值补偿系数随车速变化的关系曲线，得到名义电机力矩学习值补偿系数，将名义电机力矩学习值乘以名义电机力矩学习值补偿系数，得到电机力矩补偿值。
进一步地，根据本发明所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，步骤3中，驾驶员双手虚握或者脱离方向盘，对车辆从静止做一次急加速，获取车辆急加速时的横摆角速度和车速，并根据获取的横摆角速度和车速，计算车辆侧向偏移量，特征车速对应的车辆侧向偏移量即为车辆的侧向偏移量特征值。
进一步地，根据本发明所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，车辆侧向偏移量的计算方法如下：
其中：
Y为车辆侧向偏移量；
v为车速，可以从车辆CAN总线上获得；
ψ为车辆横摆角；
进一步地，根据本发明所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线是可标定曲线，其标定步骤如下：
(1)设置名义电机力矩学习值为零；
(2)在名义电机力矩学习值补偿系数随车速变化的曲线中，将名义电机力矩学习值补偿系数全部设置为1；
(3)车辆停在平整的沥青路面上，双手虚握方向盘，加速踏板踩到底，车辆急加速至车速100km/h；
(4)计算侧向偏移量特征值；
(5)重复步骤(3)和步骤(4)，计算30km/h对应的侧向偏移量，如果该值小于触发修正功能的最小侧向偏移量，则标定完成，否则对名义电机力矩学习值进行调整；
(6)名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线其他点的设置方式为：侧向偏移量特征值每增加10cm，名义电机力矩学习值增加0.01，反之，则减少0.01。
进一步地，根据本发明所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，名义电机力矩学习值补偿系数随车速变化的关系曲线为可标定曲线，其标定步骤如下：
(1)对名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线进行标定；
(2)车辆停在平整的沥青路面上，双手虚握方向盘，加速踏板踩到底，车辆急加速至车速100km/h；
(3)计算车辆的侧向偏移量特征值，如果小于触发修正功能的最小侧向偏移量，则标定完成；否则，需要调整名义电机力矩学习值补偿系数，直至满足要求。
进一步地，根据本发明所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，侧向偏移量特征值与力矩调整系数的关系曲线是可标定曲线，其标定步骤如下：
(1)将名义电机力矩学习值设为某一非零固定值；力矩调整系数的作用是对名义电机力矩学习值进行修正，直接与名义电机力矩学习值相乘就得到需要修正的量。
(2)车辆停在平整的沥青路面上，双手虚握方向盘，加速踏板踩到底，车辆急加速至车速100km/h；
(3)计算侧向偏移量特征值，对应的力矩调整系数初始设为侧向偏移量特征值；对于其余的点，侧向偏移量特征值每增加10cm，对应的力矩调整系数增加0.1；侧向偏移量特征值每减少10cm，对应的力矩调整系数则减小0.2～0.3；
(4)重复(2)和(3)，计算确认阶段侧向偏移量特征值小于触发修正功能的最小侧向偏移量则标定完成。
进一步地，根据本发明所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，步骤5中，根据侧向偏移量特征值与力矩调整系数的关系曲线得到力矩调整系数，将所述力矩调整系数与名义电机力矩学习值相乘，得到电机力矩补偿值需要修正的量。
进一步地，根据本发明所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，侧向偏移量特征值与力矩调整系数的关系曲线是可标定曲线，其标定步骤如下：
(1)将名义电机力矩学习值设为大于零或小于零的固定值；
(2)车辆停在平整的沥青路面上，双手虚握方向盘，加速踏板踩到底，车辆急加速至车速100km/h；
(3)计算侧向偏移量特征值，对应的力矩调整系数初始设为侧向偏移量特征值；对于其余的点，侧向偏移量特征值每增加10cm，对应的力矩调整系数增加0.1；侧向偏移量特征值每减少10cm，对应的力矩调整系数则减小0.2～0.3；
(4)重复(2)和(3)，计算确认阶段侧向偏移量特征值小于触发修正功能的最小侧向偏移量则标定完成。
进一步地，根据本发明所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，步骤4中，车辆的侧向偏移量特征值没有满足补偿要求的条件为：触发修正功能的最小侧向偏移量≤确认过程中的侧向偏移量特征值≤触发修正功能的最大侧向偏移量；
车辆的侧向偏移量特征值满足补偿要求的条件为：确认过程中的侧向偏移量特征值≤触发修正功能的最小侧向偏移量。
本发明达到的有益效果：
本发明直接以侧向偏移量为控制目标，可以准确地控制车辆加速过程中出现的跑偏现象。
本发明带有跑偏修正的功能，在一定程度上不但可以补偿平直道路上的车辆跑偏，而且在一定倾斜的路面也可以进行补偿，适用范围广。
本发明无需安装额外的传感器，只需要从电动助力转向系统(EPS)和车身稳定系统(ESP)中获得必要的输入信号，节省成本。
附图说明
图1是本发明跑偏补偿方法流程图；
图2是本发明补偿算法原理图；
图3是本发明名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线；
图4是本发明名义电机力矩学习值补偿系数随车速变化的关系曲线；
图5是本发明侧向偏移量特征值与力矩调整系数的关系曲线；
图6是本发明修正算法的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明的跑偏补偿方法包括三个过程，即：
(1)学习过程：判定跑偏补偿是否满足学习条件，在满足学习条件的情况下，计算车辆的侧向偏移量；
(2)补偿过程：根据侧向偏移量计算电机补偿力矩，电机补偿力矩作为电机扭矩偏置加到正常的电机输出扭矩上；
(3)确认过程：确认补偿的效果是否达到设计要求。如果没有，系统会进一步优化电机力矩补偿值。
本发明的跑偏补偿方法具体包括如下步骤：
步骤1，设定名义电机力矩学习值的初始值等于零；
步骤2，获取车辆行驶时的车速、横摆角速度、纵向加速度和方向盘力矩，当所述车速、纵向加速度以及方向盘力矩满足跑偏补偿学习条件时，进行跑偏补偿学习，所述名义电机力矩学习值随着跑偏补偿学习过程实时变化；
其中，跑偏补偿学习条件为：车辆的纵向加速度大于最小设定值，车辆的车速大于最小设定值，方向盘力矩小于设定值。
当实际车速大于等于特征车速时，学习过程结束。
本实施例中，首先获取名义电机力矩学习值，如果名义电机力矩学习值等于零，则说明该车辆还未进行跑偏补偿学习，在满足跑偏补偿学习条件的情况下，进行跑偏补偿学习，并进入步骤3。
如果名义电机力矩学习值不等于零，则说明该车辆已进行过跑偏补偿学习，得到的非零名义电机力矩学习值是经过学习后的名义电机力矩学习值，则直接进入步骤5。
步骤3，计算车辆的侧向偏移量特征值，并根据名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线，得到名义电机力矩学习值，然后根据名义电机力矩学习值补偿系数随车速变化的关系曲线，得到名义电机力矩学习值补偿系数，将名义电机力矩学习值乘以名义电机力矩学习值补偿系数，得到跑偏补偿请求的电机力矩补偿值。
电机力矩补偿值的符号要始终与实际的电机力矩的符号相反，才能补偿车辆的跑偏。电机力矩补偿的绝对值受到系统允许的电机力矩偏置限值的限制。
其中，名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线以及名义电机力矩学习值补偿系数随车速变化的关系曲线都是标定曲线，可通过标定获得。
本实施例中，在满足步骤2的跑偏补偿学习条件的基础上，驾驶员在双手虚握(或者脱离)方向盘，车辆从静止做一次急加速，系统根据横摆角速度和车速计算车辆侧向偏移量，侧向偏移量是衡量车辆实际跑偏程度的重要指标。
车辆侧向偏移量的计算公式如下：
其中，y：车辆侧向偏移量
v：车速，可以从车辆CAN总线上获得；
ψ：车辆横摆角；
侧向偏移量特征值为车辆的特征车速对应的侧向偏移量。
步骤4，将所述电机力矩补偿值作为电机扭矩偏置，加到正常的电机输出扭矩上，对车辆进行跑偏补偿。
补偿算法原理如图2所示，图中，mSDC_SumMotTorque_XDU8表示车辆从开始加速到特征车速区间段的电机力矩之和；AbsVehicleSpeed表示车速；ISDC_CharactLaneDeviation_XDU8表示侧向偏移量特征值；mSDC_AdaptiveValueCurve_XAU16表示名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线；xSDC_VehicleSpeedCorrect_XAU16表示与车速相关的补偿系数；mSDC_AdaptiveValue_xds16表示名义电机力矩学习值；mSDC_MotorTorqueOffset_xds16，表示跑偏补偿请求的电机力矩补偿值。
步骤5，根据车辆的侧向偏移量特征值判定车辆是否满足跑偏补偿要求：
(1)如果确认过程中的侧向偏移量特征值≤触发修正功能的最小侧向偏移量，则不满足补偿要求，采用修正算法对电机力矩补偿值进行修正，即：根据侧向偏移量特征值与力矩调整系数的关系曲线得到力矩调整系数，将所述力矩调整系数与名义电机力矩学习值相乘，得到电机力矩补偿值需要修正的量。
修正算法的原理请参见图6，其中，ISDC_CharactLaneDeviaton4Validation_xdu8表示确认阶段的侧向位移量特征值；mSDC_AdaptiveValue_xdu16表示名义电机力矩学习值；ISDC_CharactLaneDeviation_XDU8表示侧向位移量特征值，AbsVehicleSpeed表示车速；mSDC_SumMotTorque_XDU8表示车辆从开始加速到特征车速区间段的电机力矩之和；xSDC_VehicleSpeedCorrect_XAU16表示名义电机力矩学习值补偿系数随车速变化的关系曲线；xSDC_FactorAdaptiveValue4Validation_XAU16表示侧向偏移量特征值与力矩调整系数的关系曲线；mSDC_AdaptiveValue4Validation_xds16表示确认阶段需要的名义电机力矩补偿值；mSDC_MotorTorqueOffset_xds16，表示跑偏补偿请求的电机力矩补偿值。
(2)如果触发修正功能的最小侧向偏移量≤确认过程中的侧向偏移量特征值≤触发修正功能的最大侧向偏移量，则满足补偿要求，补偿过程结束；
步骤6，如果车辆的侧向偏移量特征值大于触发修正功能的最大侧向偏移量，则判定跑偏补偿学习存在异常(有可能学习时路面有较大的斜坡，或者有非常的侧向风等)，返回步骤1。
本实施例中，名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线如图3所示，X轴为侧向偏移量特征值，Y轴为名义电机力矩学习值，其标定步骤如下：
(1)设置名义电机力矩学习值为零；
(2)在名义电机力矩学习值补偿系数随车速变化的曲线中，将名义电机力矩学习值补偿系数全部设置为1；
(3)车辆停在平整的沥青路面上，双手虚握方向盘，加速踏板踩到底，车辆急加速至车速100km/h；
(4)计算侧向偏移量特征值；
(5)重复步骤(3)和步骤(4)，计算30km/h对应的侧向偏移量，如果该值小于触发修正功能的最小侧向偏移量，则标定完成，否则对名义电机力矩学习值进行调整；
(6)名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线其他点的设置方式为：侧向偏移量特征值每增加10cm，名义电机力矩学习值增加0.01，反之，则减少0.01。
名义电机力矩学习值补偿系数随车速变化的关系曲线如图4所示，X轴为车速，Y轴为名义电机力矩学习值补偿系数，其标定步骤如下：
(1)对名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线进行标定；
(2)车辆停在平整的沥青路面上，双手虚握方向盘，加速踏板踩到底，车辆急加速至车速100km/h；
(3)计算车辆的侧向偏移量特征值，如果小于触发修正功能的最小侧向偏移量，则标定完成；否则，需要调整名义电机力矩学习值补偿系数，直至满足要求。
侧向偏移量特征值与力矩调整系数的关系曲线是可标定曲线，如图5所示，其标定步骤如下：
(1)将名义电机力矩学习值设为某一非零固定值；
(2)车辆停在平整的沥青路面上，双手虚握方向盘，加速踏板踩到底，车辆急加速至车速100km/h；
(3)计算侧向偏移量特征值，对应的力矩调整系数初始设为侧向偏移量特征值；对于其余的点，侧向偏移量特征值每增加10cm，对应的力矩调整系数增加0.1；侧向偏移量特征值每减少10cm，对应的力矩调整系数则减小0.2～0.3；
(4)重复(2)和(3)，计算确认阶段侧向偏移量特征值小于触发修正功能的最小侧向偏移量则标定完成。
本发明直接以侧向偏移量为控制目标，可以准确地控制车辆加速过程中出现的跑偏现象。同时，本发明带有跑偏修正的功能，在一定程度上不但可以补偿平直道路上的车辆跑偏，而且在一定倾斜的路面也可以进行补偿，适用范围广。
Claims (10)
1.一种汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，其特征在于，所述跑偏补偿方法包括如下步骤：
步骤1，设定名义电机力矩学习值的初始值等于零；
步骤2，获取车辆行驶时的车速、横摆角速度、纵向加速度和方向盘力矩，当所述车速、纵向加速度以及方向盘力矩满足跑偏补偿学习条件时，进行跑偏补偿学习，所述名义电机力矩学习值随着跑偏补偿学习过程实时变化；
步骤3，计算车辆的侧向偏移量特征值，并根据名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线以及名义电机力矩学习值补偿系数随车速变化的关系曲线，得到电机力矩补偿值，所述电机力矩补偿值的符号始终与实际的电机力矩的符号相反；
步骤4，将所述电机力矩补偿值作为电机扭矩偏置，加到正常的电机输出扭矩上，对车辆进行跑偏补偿；
步骤5，根据车辆的侧向偏移量特征值判定车辆是否满足跑偏补偿要求，如果满足补偿要求，则说明补偿效果良好，补偿过程结束；如果不满足补偿要求，则对电机力矩补偿值进行修正，直到满足跑偏补偿要求；
步骤6，如果车辆的侧向偏移量特征值大于触发修正功能的最大侧向偏移量，则判定跑偏补偿学习存在异常，返回步骤1；否则，补偿过程结束。
2.根据权利要求1所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，其特征在于，步骤2中，跑偏补偿学习条件为：车辆的纵向加速度大于最小设定值，车辆的车速大于最小设定值，方向盘力矩小于设定值。
3.根据权利要求1所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，其特征在于，步骤3中，根据名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线，得到名义电机力矩学习值，然后根据名义电机力矩学习值补偿系数随车速变化的关系曲线，得到名义电机力矩学习值补偿系数，将名义电机力矩学习值乘以名义电机力矩学习值补偿系数，得到电机力矩补偿值。
4.根据权利要求1所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，其特征在于，步骤3中，驾驶员双手虚握或者脱离方向盘，对车辆从静止做一次急加速，获取车辆急加速时的横摆角速度和车速，并根据获取的横摆角速度和车速，计算车辆侧向偏移量，特征车速对应的车辆侧向偏移量即为车辆的侧向偏移量特征值。
5.根据权利要求4所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，其特征在于，车辆侧向偏移量的计算方法如下：
其中：
Y为车辆侧向偏移量；
v为车速，可以从车辆CAN总线上获得；
ψ为车辆横摆角；
6.根据权利要求1所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，其特征在于，名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线是可标定曲线，其标定步骤如下：
(1)设置名义电机力矩学习值为零；
(2)在名义电机力矩学习值补偿系数随车速变化的曲线中，将名义电机力矩学习值补偿系数全部设置为1；
(3)车辆停在平整的沥青路面上，双手虚握方向盘，加速踏板踩到底，车辆急加速至车速100km/h；
(4)计算侧向偏移量特征值；
(5)重复步骤(3)和步骤(4)，计算30km/h对应的侧向偏移量，如果该值小于触发修正功能的最小侧向偏移量，则标定完成，否则对名义电机力矩学习值进行调整；
(6)名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线其他点的设置方式为：侧向偏移量特征值每增加10cm，名义电机力矩学习值增加0.01，反之，则减少0.01。
7.根据权利要求6所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，其特征在于，名义电机力矩学习值补偿系数随车速变化的关系曲线为可标定曲线，其标定步骤如下：
(1)对名义电机力矩学习值与侧向偏移量特征值之间的关系曲线进行标定；
(2)车辆停在平整的沥青路面上，双手虚握方向盘，加速踏板踩到底，车辆急加速至车速100km/h；
(3)计算车辆的侧向偏移量特征值，如果小于触发修正功能的最小侧向偏移量，则标定完成；否则，需要调整名义电机力矩学习值补偿系数，直至满足要求。
8.根据权利要求1所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，其特征在于，步骤5中，根据侧向偏移量特征值与力矩调整系数的关系曲线得到力矩调整系数，将所述力矩调整系数与名义电机力矩学习值相乘，得到电机力矩补偿值需要修正的量。
9.根据权利要求8所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，其特征在于，侧向偏移量特征值与力矩调整系数的关系曲线是可标定曲线，其标定步骤如下：
(1)将名义电机力矩学习值设为非零固定值；
(2)车辆停在平整的沥青路面上，双手虚握方向盘，加速踏板踩到底，车辆急加速至车速100km/h；
(3)计算侧向偏移量特征值，对应的力矩调整系数初始设为侧向偏移量特征值；对于其余的点，侧向偏移量特征值每增加10cm，对应的力矩调整系数增加0.1；侧向偏移量特征值每减少10cm，对应的力矩调整系数则减小0.2～0.3；
(4)重复(2)和(3)，计算确认阶段侧向偏移量特征值小于触发修正功能的最小侧向偏移量则标定完成。
10.根据权利要求9所述的汽车急加速过程中的跑偏补偿方法，其特征在于，步骤5中，车辆的侧向偏移量特征值没有满足补偿要求的条件为：触发修正功能的最小侧向偏移量≤确认过程中的侧向偏移量特征值≤触发修正功能的最大侧向偏移量；
车辆的侧向偏移量特征值满足补偿要求的条件为：确认过程中的侧向偏移量特征值≤触发修正功能的最小侧向偏移量。
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