CN112606904B - 一种新能源汽车差速转向控制方法及系统 - Google Patents

一种新能源汽车差速转向控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新能源汽车差速转向控制方法及系统，其中控制方法包括：获取当前车辆方向盘转角角度及行驶速度；根据车辆行驶速度，确定车辆行驶模式；根据车辆方向盘转角角度，计算出在当前行驶模式下的阿克曼转角；根据阿克曼转角计算出车辆偏转前轮转向角速度；该方法能解决现有技术中轮毂新能源电动车在电子差速转向时不稳定的问题，有效避免由于高速行驶方向盘转角角度过大导致车辆失控的情况，使得整个系统更加安全。

Description

一种新能源汽车差速转向控制方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域，特别涉及一种新能源汽车差速转向控制方法及系统。
背景技术
新能源汽车按照驱动电机的分布方式可分为轮毂电动车与轮边电动车，轮毂电动车的驱动电机集成在车轮中，电机的定子固定在车辆上，转子与车轮固定，这样省掉大量传动部件，更加便于车辆内部布局。
轮毂电动车在转向时采用电子差速的方法来分配四个车轮或者两个前轮的角速度输出。轮毂电动车高速行驶条件下如何实现安全转向，需要关联方向盘和车速。传统的做法是采用线性调整方向盘的灵敏度方法来控制转向角度，并不能具体到每个轮胎的角度输出，使得车辆控制存在转向不稳定的情况出现。
本发明采用了阿克曼转向模型，并以方向盘转向关联车速的方法来控制阿克曼转角，并计算左右前轮的转向角速度，使得车辆转向效率更高，也更加安全。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种新能源汽车差速转向控制方法及系统，采用以方向盘转向关联车速的方法来控制阿克曼转角，以解决现有技术中轮毂新能源电动车在电子差速转向时不稳定的情况。
本发明提供了一种新能源汽车差速转向控制方法，包括如下步骤：
步骤1：获取当前车辆方向盘转角角度及行驶速度；
步骤2：根据车辆行驶速度，确定车辆处于低速行驶、正常行驶或者高速行驶模式；
步骤3：根据车辆方向盘转角角度，计算出在当前行驶模式下的阿克曼转角；
步骤4：根据阿克曼转角计算出车辆偏转前轮转向角速度。
可选的，所述步骤2中确定车辆行驶模式的具体确定方法为：
若当前车辆行驶速度不大于30Km/h时，当前车辆行驶模式为低速行驶模式；
若当前车辆行驶速度大于30Km/h且不大于60Km/h时，当前车辆行驶模式为正常行驶模式；
若当前车辆行驶速度大于60Km/h，当前车辆行驶模式为高速行驶模式。
可选的，所述步骤3中计算车辆阿克曼转角的具体计算方法为：
α＝f(θ)f(V)
其中：α为阿克曼转角，θ为车辆方向盘转角角度，f(θ)为车辆方向盘转角角度θ与阿克曼转角α的关系函数，V为车辆行驶速度，f(V)为车辆行驶速度V与阿克曼转角α的关系函数。
可选的，所述车辆行驶速度V与阿克曼转角α的关系函数f(V)的具体计算方法为：
Figure BDA0002870232960000021
可选的，所述步骤4中根据阿克曼转角计算出车辆偏转前轮转向角速度的具体计算方法为：
Figure BDA0002870232960000022
Figure BDA0002870232960000023
其中：ω1为车辆偏转内侧前轮转向角速度，ω2为车辆偏转外侧前轮转向角速度，r为车辆车轮滚动半径，L为车辆轴距，B为车辆轮距，A为车辆质心到后轴的距离。
可选的，所述车辆车轮滚动半径r的具体计算方法为：
Figure BDA0002870232960000031
其中：n为车轮转动的圈数，S为车轮转动n圈时滚动的距离。
本发明提供了一种新能源汽车差速转向控制系统，包括：方向盘转角角度获取模块，车辆行驶速度获取模块，阿克曼转角计算模块，转向角速度计算模块；
所述阿克曼转角计算模块和所述方向盘转角角度获取模块、所述车辆行驶速度获取模块相连，用于根据方向盘转角角度和车辆行驶速度计算阿克曼转角；
所述转向角速度计算模块和所述阿克曼转角计算模块、车辆行驶速度获取模块相连，用于根据阿克曼转角和车辆行驶速度计算车辆偏转内侧前轮和外侧前轮的转向角速度。
本发明的有益效果：
1、本发明采用以方向盘转向关联车速的方法来控制阿克曼转角的方法，解决现有技术中轮毂新能源电动车在电子差速转向时不稳定的情况。
2、本发明根据行驶模式采用不同阿克曼转角计算策略，以控制车辆在不同车速下的偏转前轮转向角速度。在相同方向盘转角角度下，车辆行驶速度越大，阿克曼转角越小，这能够有效避免由于高速行驶方向盘转角角度过大导致车辆失控的情况，使得整个系统更加安全。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明一种新能源汽车差速转向控制方法的总流程图；
图2示出了本发明一种阿克曼左转向模型示意图；
图3示出了本发明一种新能源汽车差速转向控制系统图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种新能源汽车差速转向控制方法，包括如下步骤：
步骤S1：获取当前车辆方向盘转角角度及行驶速度；
步骤S2：根据车辆行驶速度，确定车辆行驶模式；
步骤S3：根据车辆方向盘转角角度，计算出在当前行驶模式下的阿克曼转角；
步骤S4：根据阿克曼转角计算出车辆偏转前轮转向角速度。
可选的，步骤S2中确定车辆行驶模式的具体确定方法为：
若当前车辆行驶速度不大于30Km/h时，当前车辆行驶模式为低速行驶模式；
若当前车辆行驶速度大于30Km/h且不大于60Km/h时，当前车辆行驶模式为正常行驶模式；
若当前车辆行驶速度大于60Km/h，当前车辆行驶模式为高速行驶模式。
可选的，步骤S3中计算车辆阿克曼转角的具体计算方法为：
α＝f(θ)f(V)
其中：α为阿克曼转角，单位为°，θ为车辆方向盘转角角度，单位为°，f(θ)为车辆方向盘转角角度θ与阿克曼转角α的关系函数，V为车辆行驶速度，单位为Km/h，f(V)为车辆行驶速度V与阿克曼转角α的关系函数。
可选的，车辆方向盘转角角度θ与阿克曼转角α的关系函数f(θ)由各汽车厂商对车辆方向盘调校决定，本专利不给出具体关系。
可选的，车辆行驶速度V与阿克曼转角α的关系函数f(V)的具体计算方法为：
Figure BDA0002870232960000051
可选的，步骤S4中根据阿克曼转角计算出车辆偏转前轮转向角速度的具体计算方法为：
Figure BDA0002870232960000052
Figure BDA0002870232960000053
其中：ω1为车辆偏转内侧前轮转向角速度，单位为rad/s，ω2为车辆偏转外侧前轮转向角速度，单位为rad/s，r为车辆车轮滚动半径，单位为m，L为车辆轴距，单位为m，B为车辆轮距，单位为m，A为车辆质心到后轴的距离，单位为m。
如图2所示，一种阿克曼左转向模型示意图。当车辆向左转向时，左前轮为偏转内侧前轮，右前轮为偏转外侧前轮。阿克曼转角等于偏转内侧前轮中心到转向圆心O和右前轮为偏转外侧前轮中心到转向圆心O的夹角。
可选的，车辆车轮滚动半径r的具体计算方法为：
Figure BDA0002870232960000054
其中：n为车轮转动的圈数，S为车轮转动n圈时滚动的距离，单位为m。
如图3所示，本发明还提供了一种新能源汽车差速转向控制系统，包括：方向盘转角角度获取模块51，车辆行驶速度获取模块52，阿克曼转角计算模块53，转向角速度计算模块54；
阿克曼转角计算模块53和方向盘转角角度获取模块51、车辆行驶速度获取模块52相连，用于根据方向盘转角角度和车辆行驶速度计算阿克曼转角；
转向角速度计算模块54和阿克曼转角计算模块53、车辆行驶速度获取模块52相连，用于根据阿克曼转角和车辆行驶速度计算车辆偏转内侧前轮和外侧前轮的转向角速度。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (5)

1.一种新能源汽车差速转向控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：获取当前车辆方向盘转角角度及行驶速度；
步骤2：根据车辆行驶速度，确定车辆处于低速行驶、正常行驶或者高速行驶模式；
步骤3：根据车辆方向盘转角角度，计算出在当前行驶模式下的阿克曼转角；
步骤4：根据阿克曼转角计算出车辆偏转前轮转向角速度；
其中，所述步骤3中计算车辆阿克曼转角的具体计算方法为：
α＝f(θ)f(V)
其中：α为阿克曼转角，θ为车辆方向盘转角角度，f(θ)为车辆方向盘转角角度θ与阿克曼转角α的关系函数，V为车辆行驶速度，f(V)为车辆行驶速度V与阿克曼转角α的关系函数；
所述步骤4中根据阿克曼转角计算出车辆偏转前轮转向角速度的具体计算方法为：
Figure FDA0003542361840000011
Figure FDA0003542361840000012
其中：ω1为车辆偏转内侧前轮转向角速度，ω2为车辆偏转外侧前轮转向角速度，r为车辆车轮滚动半径，L为车辆轴距，B为车辆轮距，A为车辆质心到后轴的距离。
2.如权利要求1所述的新能源汽车差速转向控制方法，其特征在于，所述步骤2中确定车辆行驶模式的具体确定方法为：
若当前车辆行驶速度不大于30Km/h时，当前车辆行驶模式为低速行驶模式；
若当前车辆行驶速度大于30Km/h且不大于60Km/h时，当前车辆行驶模式为正常行驶模式；
若当前车辆行驶速度大于60Km/h，当前车辆行驶模式为高速行驶模式。
3.如权利要求2所述的新能源汽车差速转向控制方法，其特征在于，所述车辆行驶速度V与阿克曼转角α的关系函数f(V)的具体计算方法为：
Figure FDA0003542361840000021
4.如权利要求3所述的新能源汽车差速转向控制方法，其特征在于，所述车辆车轮滚动半径r的具体计算方法为：
Figure FDA0003542361840000022
其中：n为车轮转动的圈数，S为车轮转动n圈时滚动的距离。
5.一种基于权利要求1所述新能源汽车差速转向控制方法的控制系统，其特征在于，包括方向盘转角角度获取模块，车辆行驶速度获取模块，阿克曼转角计算模块，转向角速度计算模块；
所述阿克曼转角计算模块和所述方向盘转角角度获取模块、所述车辆行驶速度获取模块相连，用于根据方向盘转角角度和车辆行驶速度计算阿克曼转角；
所述转向角速度计算模块和所述阿克曼转角计算模块、车辆行驶速度获取模块相连，用于根据阿克曼转角和车辆行驶速度计算车辆偏转内侧前轮和外侧前轮的转向角速度。
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