CN112849152B - 一种车辆后轮的控制方法、控制系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆后轮的控制方法、控制系统及车辆，涉及车辆底盘领域。本发明先在车辆开始转向或开始变道时实时地获取车辆的横向加速度、车辆后轮的实际转向角以及车辆距离目标车道线的实际距离，然后从预置存储模块中查找与横向加速度相对应的车辆距离目标车道线的阈值距离，之后在实际距离大于阈值距离且为阈值距离的预设倍数时根据车辆后轮当前的实际转向角、当前的横向加速度以及当前的实际距离计算车辆后轮回正允许的最大速度；之后控制车辆后轮按照最大速度进行回正；最后当车辆后轮回正后且在当前的实际距离等于阈值距离时激活ADAS系统。本发明在ADAS系统激活前控制车辆后轮主动回正，可以更准确地对车辆的轨迹进行调整。

Description

一种车辆后轮的控制方法、控制系统及车辆

技术领域

本发明涉及车辆底盘领域，特别是涉及一种车辆后轮的控制方法、控制系统及车辆。

背景技术

在ADAS系统的开发过程中，根据理论的模型，当后轮处于中间位置(0度)，仅前轮为转向轮时，车辆的转向中心为后轮垂线的延长线与前轮的垂线的相交点，即车辆转向中心始终在后轮延长线上。当后轮转向的相对于前轮转角在同向和反向时，车辆的转向中心会发生改变。同向时，转向中心会变化到后轮垂线下方，从而增加车辆的转弯半径(r)。在反向时，转向中心会变化到前轮和后轮中间，从而减少转弯半径(r)。

后轮转向通常被设计成一个随动系统(基于前轮的转角大小，速度及车辆目前的速度)，因此对车辆轨迹的影响是随时变化的。目前的ADAS系统大多数基于自行车模型，这种简单的计算把车辆轨迹的模型从四个轮胎简化成前后两轮的自行车，同时后轮始终处于0位。后轮转向的加入将导致车辆在轨迹预测后前轮的计算角度和实际期望的角度不相符合，造成实际车辆轨迹和ADAS预测的轨迹不一致。

在一些ADAS功能中，例如车道偏离修正系统(LDP)和车道保持辅助系统(LKA)(如EMA紧急转向避让辅助)，系统往往要在很短的时间内计算并由转向执行车辆的横向位移。后轮转向对轨迹的影响无法在前期通过计算得到。(车辆的轨迹公式所包含的变量过多，许多参数需要测量实际的车辆系数，在项目前期无法得到)。

理想的情况下可以将ADAS的横向控制模型更新成四轮模型。四轮模型可以将后轮转向作为一个变量，将其纳入横向控制计算中。更新四轮模型理论上可以彻底解决此类问题，但是仍然存在以下问题：

①难以实现。后轮不仅影响了整车的轨迹，同时也会影响整车的动态性能。而传统ADAS系统关注在整车轨迹而非整车动态性能，且一般是在底盘域进行控制。底盘域的ECU根据车辆的实际情况进行前馈或者后馈控制。现有ADAS系统很兼顾整车轨迹以及整车动态性能。

②变量较多。即使在轨迹方面，四轮模型所包含的变量非常复杂，通常采用简化模型，由于目前尚未有性价比适中的传感器进行测量，一般是由精确的实际车辆模型根据车辆数据辅助计算的估计结果。因此在ADAS系统中更新四轮模型，将面临较为巨大的调校工作。

③开发成本较大，周期较长。修改成四轮模型则信号流需要重新设计，功能安全措施也需要重新定义，这些都将增加目前的设计难度及相应的成本增加，对于已经在研发的项目影响较大，这也限制了后轮转向在部分车型上的运用。且成本和开发周期较长。

发明内容

本发明第一方面的目的是要提供一种车辆后轮的控制方法，解决现有技术中在转向过程中对ADAS系统影响较大的技术问题。

本发明第一方面的进一步目的是要提高车辆后轮回正的准确性。

本发明第二方面的目的是要提供一种车辆后轮的控制系统。

本发明第三方面的目的是要提供一种具有车辆后轮的控制系统的车辆。

根据本发明第一方面的目的，本发明提供了一种车辆后轮的控制方法，包括：

在车辆开始转向或开始变道时实时地获取所述车辆的横向加速度、车辆后轮的实际转向角以及所述车辆距离目标车道线的实际距离，所述目标车道线为距离所述车辆转向侧的前端最近的车道线；

从预置存储模块中查找与所述横向加速度相对应的所述车辆距离所述目标车道线的阈值距离，其中，所述预置存储模块中存储有所述横向加速度和所述阈值距离的对应关系；

在当前的实际距离大于所述阈值距离且为所述阈值距离的预设倍数时根据所述车辆后轮当前的实际转向角、当前的横向加速度以及当前的实际距离计算所述车辆后轮回正允许的最大速度；

控制所述车辆后轮按照所述最大速度进行回正；

当所述车辆后轮回正后且在当前的实际距离等于所述阈值距离时激活ADAS系统。

可选地，所述预设倍数为范围在1.1～1.2之间的任一数值。

可选地，根据所述车辆后轮当前的实际转向角、当前的横向加速度以及当前的实际距离计算所述车辆后轮回正允许的最大速度的步骤，具体包括：

根据当前的实际距离、当前的横向加速度以及所述预设倍数计算所述车辆后轮回正所需要的时间；

根据所述车辆后轮当前的实际转向角和所述时间计算所述车辆后轮回正允许的最大速度。

可选地，在控制所述车辆后轮按照所述最大速度进行回正的步骤，之后还包括：

判断所述车辆后轮的实际转向角是否为零；

若否，则在当前的实际距离大于所述阈值距离且为所述阈值距离的预设倍数时根据所述车辆后轮当前的实际转向角、当前的横向加速度以及当前的实际距离计算所述车辆后轮回正的最大速度，并按照所述最大速度对所述车辆后轮进行修正。

可选地，所述ADAS系统至少包括车道保持辅助系统和车道偏离修正系统。

根据本发明第二方面的目的，本发明还提供了一种车辆后轮的控制系统，包括：

获取单元，用于在车辆开始转向或开始变道时获取所述车辆的横向加速度、车辆后轮的实际转向角以及所述车辆距离目标车道线的实际距离；以及

控制模块，所述控制模块包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算程序，所述计算程序被所述处理器执行时用于实现上述的控制方法。

根据本发明第三方面的目的，本发明还提供了一种车辆，其安装有上述的控制系统。

本发明先在车辆开始转向或开始变道时实时地获取车辆的横向加速度、车辆后轮的实际转向角以及车辆距离目标车道线的实际距离，然后从预置存储模块中查找与横向加速度相对应的车辆距离目标车道线的阈值距离，其中，预置存储模块中存储有横向加速度和阈值距离的对应关系；之后在当前的实际距离大于阈值距离且为阈值距离的预设倍数时根据车辆后轮当前的实际转向角、当前的横向加速度以及当前的实际距离计算车辆后轮回正的最大速度；之后控制车辆后轮按照最大速度进行回正；最后当车辆后轮回正后且在当前的实际距离等于阈值距离时激活ADAS系统。本发明在ADAS系统激活前控制车辆后轮主动回正，可以大大减少车辆后轮对ADAS系统的影响，在ADAS系统激活后只需要考虑车辆前轮的运动轨迹，不需要考虑车辆后轮的运动轨迹，从而可以更准确地对车辆的轨迹进行调整。

进一步地，本发明在控制车辆后轮按照最大速度进行回正的步骤之后还需要进一步判断车辆后轮的实际转向角是否为零，在车辆后轮的实际转向角不为零且在当前的实际距离大于阈值距离且为阈值距离的预设倍数时根据车辆后轮当前的实际转向角、当前的横向加速度以及当前的实际距离计算车辆后轮回正的最大速度，并按照最大速度对车辆后轮进行修正。也就是说，本发明在控制车辆后轮提前回正后还需要确认一下车辆后轮的实际转向角是否为零，从而形成一个闭环控制，可以提高车辆后轮回正的准确性，减少对ADAS系统的影响。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的车辆后轮的控制方法的示意性流程图；

图2是根据本发明另一个实施例的车辆后轮的控制方法的示意性流程图；

图3是根据本发明一个实施例的车辆后轮的控制系统的示意性结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1是根据本发明一个实施例的车辆后轮的控制方法的示意性流程图。如图1所示，在一个具体地实施例中，车辆后轮的控制方法包括以下步骤：

S100，在车辆开始转向或开始变道时实时地获取车辆的横向加速度、车辆后轮的实际转向角以及车辆距离目标车道线的实际距离；其中，目标车道线为距离车辆转向侧的前端最近的车道线，也就是说，车辆距离目标车道线的实际距离为车辆上离车道线最近的点与目标车道线之间的距离；该实际距离通过设置在车辆上的多个传感器测量得出。

S200，从预置存储模块中查找与横向加速度相对应的车辆距离目标车道线的阈值距离，其中，预置存储模块中存储有横向加速度和阈值距离的对应关系；

S300，在当前的实际距离大于阈值距离且为阈值距离的预设倍数时根据车辆后轮当前的实际转向角、当前的横向加速度以及当前的实际距离计算车辆后轮回正允许的最大速度；

S400，控制车辆后轮按照最大速度进行回正；

S500，当车辆后轮回正后且在当前的实际距离等于阈值距离时激活ADAS系统。这里，ADAS系统至少包括车道保持辅助系统(LKA)和车道偏离修正系统(LDP)。激活ADAS系统后，对车辆的轨迹进行修正，通常，在车辆与车道线之间的距离为±0.15m且车辆的横向加速度a小于0.25m/s时ADAS系统退出。

本发明在ADAS系统激活前控制车辆后轮主动回正，可以大大减少车辆后轮对ADAS系统的影响，在ADAS系统激活后只需要考虑车辆前轮的运动轨迹，不需要考虑车辆后轮的运动轨迹，从而可以更准确地对车辆的轨迹进行调整。本发明不需要对ADAS系统进行改进，研发成本较小。

当车辆离目标车道线越近或者横向加速度越大时，意味着LDP/LKA介入转向的量越大，预计偏离车道所需要的时间也越少，因此车辆后轮需要回中位的速度相对的需要更快，以避免在对车辆前轮进行调节控制时，对车辆前轮转向控制产生影响，导致车辆控制出现偏差。

在一个实施例中，实际距离与阈值距离的关系可以看作L1＝b*L；其中，L1为车辆距离目标车道线的实际距离，b为预设倍数且b大于1，L为车辆距离目标车道线的阈值距离。这里，可以理解为在实际距离等于阈值距离之前，控制车辆后轮提前回正。在一个优选地实施例中，预设倍数b的范围为1.1～1.2之间的任一数值。

进一步地，车辆的横向加速度a与车辆距离目标车道线的阈值距离L的对应关系可以根据车型进行调试得出，在一个实施例中，横向加速度a与阈值距离L之间的关系如表1：

表1

也就是说，获取到当前车辆的横向加速度a以及当前的车辆距离目标车道线的实际距离L1，当L1等于与该横向加速度a对应的阈值距离L时，ADAS系统发送车辆前轮转向调节的指令，开始转向控制。而控制车辆后轮回正则在L1等于L之前，也就是实际距离L1大于阈值距离L一定比例时，控制车辆后轮提前回正(在ADAS系统激活之前)。

图2是根据本发明另一个实施例的车辆后轮的控制方法的示意性流程图。如图2所示，并参见图1，在另一个实施例中，根据车辆后轮当前的实际转向角、当前的横向加速度以及当前的实际距离计算车辆后轮回正允许的最大速度的步骤S300，具体包括：

S310，根据当前的实际距离、当前的横向加速度以及预设倍数计算车辆后轮回正所需要的时间；

S320，根据车辆后轮当前的实际转向角和时间计算车辆后轮回正允许的最大速度。

进一步地，在控制车辆后轮按照最大速度进行回正S400的步骤，之后还包括：

S600，判断车辆后轮的实际转向角是否为零，若否，则执行步骤S700；

S700，在当前的实际距离大于阈值距离且为阈值距离的预设倍数时根据车辆后轮当前的实际转向角、当前的横向加速度以及当前的实际距离计算车辆后轮回正的最大速度，并按照最大速度对车辆后轮进行修正。这里，主要目的是对车辆后轮进行修正，车辆后轮回正之后可能会出现偏差，因此可以对车辆后轮的转向角再进行修正。也就是说，本发明在控制车辆后轮提前回正后还可以确认一下车辆后轮的实际转向角是否为零，从而形成一个闭环控制，可以提高车辆后轮回正的准确性，减少对ADAS系统的影响。这里，需要说明的是，步骤S600和步骤S500没有先后顺序之分。也就是说，在车辆后轮进行回正后若此时实际距离已经等于阈值距离的话就直接激活ADAS系统，若此时还满足当前的实际距离大于阈值距离且为阈值距离的预设倍数这个条件的话就会对车辆后轮进行修正。

图3是根据本发明一个实施例的车辆后轮的控制系统100的示意性结构图。如图3所示，在一个具体地实施例中，车辆后轮的控制系统100包括获取单元10和控制模块20，其中，获取单元10用于在车辆开始转向或开始变道时实时地获取车辆的横向加速度、车辆后轮的实际转向角以及车辆距离目标车道线的实际距离。控制模块20包括存储器21和处理器22，存储器21内存储有计算程序，计算程序被处理器22执行时用于实现上述任一项实施例中的控制方法。处理器22可以是一个中央处理单元(central processing unit，简称CPU)，或者为数字处理单元等等。处理器22通过通信接口收发数据。存储器21用于存储处理器22执行的程序。存储器21是能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何介质，也可以是多个存储器21的组合。上述计算程序可以从计算机可读存储介质下载到相应计算/处理设备或者经由网络(例如因特网、局域网、广域网和/或无线网络)下载到计算机或外部存储设备。

本发明还提供了一种车辆，其安装有上述的控制系统100。对于控制系统100，这里不一一赘述。

目前现有技术中的设计，车辆后轮在低速时用来减少转弯半径从而减少驾驶员方向盘圈数；在高速时主要用来减少车辆的偏航角提升车辆的动态性能，从而提升驾驶感受。

ADAS系统基本为舒适性功能或者主动安全类功能，当这些功能被激活时驾驶员通常不会在意车辆的动态性能，如舒适性功能车道保持辅助系统(LKA),车道偏离修正系统(LDP),智能领航(HWA)，主动安全类功能紧急避让(EMA)等。这类ADAS功能激活前，可以控制车辆后轮转向主动退出。一方面减少对ADAS功能的影响，另一方面此时驾驶员不会在意车辆的驾驶感受，退出后轮转向功能对驾驶的感受影响较小。本发明在现有ADAS系统框架下(不需要修改现有ADAS系统，不需要增加额外的算法)，利用车辆后轮转向和LKA/LDP交互的策略，采用车辆后轮提前退出的方式可以极大的减轻车辆后轮转向对于ADAS系统的影响，开发周期较短及成本较少。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (7)

1.一种车辆后轮的控制方法，其特征在于，包括：

在车辆开始转向或开始变道时实时地获取所述车辆的横向加速度、车辆后轮的实际转向角以及所述车辆距离目标车道线的实际距离，所述目标车道线为距离所述车辆转向侧的前端最近的车道线；

从预置存储模块中查找与所述横向加速度相对应的所述车辆距离所述目标车道线的阈值距离，其中，所述预置存储模块中存储有所述横向加速度和所述阈值距离的对应关系；

在当前的实际距离大于所述阈值距离且为所述阈值距离的预设倍数时根据所述车辆后轮当前的实际转向角、当前的横向加速度以及当前的实际距离计算所述车辆后轮回正允许的最大速度；

控制所述车辆后轮按照所述最大速度进行回正；

当所述车辆后轮回正后且在当前的实际距离等于所述阈值距离时激活ADAS系统。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，

所述预设倍数为范围在1.1～1.2之间的任一数值。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，根据所述车辆后轮当前的实际转向角、当前的横向加速度以及当前的实际距离计算所述车辆后轮回正允许的最大速度的步骤，具体包括：

根据当前的实际距离、当前的横向加速度以及所述预设倍数计算所述车辆后轮回正所需要的时间；

根据所述车辆后轮当前的实际转向角和所述时间计算所述车辆后轮回正允许的最大速度。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在控制所述车辆后轮按照所述最大速度进行回正的步骤，之后还包括：

判断所述车辆后轮的实际转向角是否为零；

若否，则在当前的实际距离大于所述阈值距离且为所述阈值距离的预设倍数时根据所述车辆后轮当前的实际转向角、当前的横向加速度以及当前的实际距离计算所述车辆后轮回正的最大速度，并按照所述最大速度对所述车辆后轮进行修正。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，

所述ADAS系统至少包括车道保持辅助系统和车道偏离修正系统。

6.一种车辆后轮的控制系统，其特征在于，包括：

获取单元，用于在车辆开始转向或开始变道时获取所述车辆的横向加速度、车辆后轮的实际转向角以及所述车辆距离目标车道线的实际距离；和

控制模块，所述控制模块包括存储器和处理器，所述存储器内存储有计算程序，所述计算程序被所述处理器执行时用于实现根据权利要求1-5中任一项所述的控制方法。

7.一种车辆，其特征在于，所述车辆安装有如权利要求6所述的控制系统。

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