CN114715271A - 汽车转向控制方法以及汽车转向控制装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种汽车转向控制方法以及汽车转向控制装置。汽车包括左前车轮、左后车轮、右前车轮和右后车轮，其中，左前车轮和右后车轮为一对处于对角的车轮，并且左后车轮和右前车轮为一对处于对角的车轮，在所述汽车转向控制方法中，控制其中一对处于对角的车轮朝相反的方向转动。根据本申请的汽车转向控制方法能够减少汽车的转弯半径，方便汽车转向。
Description
技术领域
本申请涉及汽车领域，具体而言，涉及一种汽车转向控制方法以及汽车转向控制装置。
背景技术
在汽车的行驶过程中经常性的需要进行转向或掉头，传统的汽车在转向或掉头时，转弯半径大，需要占用较大的空间。此外，在车辆较多的地方进行转向或掉头时，需要耗费较长的时间，并且容易阻碍道路，同时可能会与别的汽车或行人发生刮蹭，对人身或财产造成伤害。
发明内容
本申请要解决的主要技术问题是现有汽车转弯半径过大。
为解决上述技术问题，一方面本申请提供汽车转向控制方法，汽车包括左前车轮、左后车轮、右前车轮和右后车轮，其中，左前车轮和右后车轮为一对处于对角的车轮，并且左后车轮和右前车轮为一对处于对角的车轮，在所述汽车转向控制方法中，控制其中一对处于对角的车轮朝相反的方向转动。
另一方面本申请提供一种用于执行前述汽车转向控制方法的汽车转向控制装置，所述汽车转向控制装置包括控制单元，所述控制单元根据方向盘转角、变速器挡位、油门踏板开度和汽车状态等信息来判断是否需要执行汽车转向。
根据本申请的技术方案，控制一对处于对角的车轮朝相反的方向转动，路面对轮胎的反作用力形成围绕汽车质心的转矩，使得汽车能够大体上围绕质心作原地旋转，从而减少汽车的转弯半径，方便汽车转向。
附图说明
参照附图来说明本申请的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本申请的保护范围构成限制。在附图中，除非另有说明，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
图1显示了轮胎附着椭圆理论；
图2示意性显示了在执行根据本申请的一个实施方式的汽车转向控制方法中对汽车的车轮的操作；
图3示意性显示了在图2中的汽车转向过程中施加在车轮上的力。
具体实施方式
在本说明书中提到的左、右、前、后等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，不应当将这些方位解释为限制性用语。
图1显示了一种典型的轮胎附着椭圆理论，其中较粗的线条示意的是轮胎与路面相接触的轮廓，围绕该轮廓用细线示出的是该轮胎与路面之间能够形成的最大附着力。图中显示的是，当轮胎相对于路面存在向左下方移动趋势时，路面在该方向上能够施加给轮胎的最大附着力Fumax。从图中可知，在纵向方向上路面能够施加给轮胎的最大附着力要明显大于在横向方向上路面能够施加给轮胎的最大附着力，这是汽车在高速转弯时容易发生打滑或甩尾的原因。正因为如此，当路面与轮胎之间的附着系数较低时（例如由于冰雪路面、砂石路面或者泥泞路面引起），需要较大的转弯半径才能在轮胎与路面不发生侧滑的情况下使汽车转向。
汽车包括左前车轮、左后车轮、右前车轮和右后车轮。左前车轮和右后车轮为一对处于对角的车轮，并且左后车轮和右前车轮为一对处于对角的车轮。汽车可以为传统能源汽车或者新能源汽车。汽车的前后轴能够独立地驱动，并且前后轴上都存在差速器。然而，以上仅以前后左右分别具有一个车轮的汽车作为示例。即使汽车具有多个车轴或者每个轴侧具有多个车轮，也不脱离本申请的范围。
在根据本申请一种具体实施方式的汽车转向控制方法中，控制其中一对处于对角的车轮朝相反的方向转动。“朝相反的方向转动”意味着使得两个车轮的轮胎相对于地面的运动趋势指向相反的方向；换句话说，在位于汽车一侧的观察者看来（假设车身是透明的），一个车轮顺时针转动并且另一个车轮逆时针转动。
在该汽车转向控制方法中，控制一对处于对角的车轮朝相反的方向转动，路面对轮胎的反作用力形成围绕汽车质心的转矩，使得汽车能够大体上围绕质心作原地旋转，从而减少汽车的转弯半径，方便汽车转向。
具体来说，在该汽车转向控制方法中，可以控制左前车轮向前转动，并且控制右后车轮向后转动；或者控制左前车轮向后转动，并且控制右后车轮向前转动。也可以控制左后车轮向前转动，并且控制右前车轮向后转动；或者控制左后车轮向后转动，并且控制右前车轮向前转动。“向前转动”意味着通过该车轮的转动能够带动汽车具有向前移动的趋势，“向后转动”意味着通过该车轮的转动能够带动汽车具有向后移动的趋势。
进一步地，在该汽车转向控制方法中，在控制其中一对处于对角的车轮朝相反的方向转动的同时，控制其中另一对处于对角的车轮不转动。例如，在控制左前车轮和右后车轮朝相反的方向转动的同时，控制左后车轮和右前车轮保持不转动；或者，在控制左后车轮和右前车轮朝相反的方向转动的同时，控制左前车轮和右后车轮保持不转动。例如可以通过用于某一车轮的制动器来使该车轮保持不转动，由于差速器的存在，该车轮保持不转动的同时不影响位于同一车轴上的另一侧的车轮的转动。
在图2所示的对汽车的车轮的操作中，控制左前车轮向前转动，控制右后车轮向后转动，并且控制左后车轮和右前车轮保持不转动。箭头示出了初始情况下地面对车轮作用力的方向，并且地面对左前车轮和右后车轮作用力形成围绕汽车质心转动的转矩M。
参考图3所示，在汽车由于转矩M转动的过程中，地面对左前车轮施加向左前方的作用力Ffl，地面对左后车轮施加向右的作用力Frl，地面对右前车轮施加向左的作用力Ffr，地面对右后车轮施加向右下方的作用力Frr。
在根据本申请一种具体实施方式的汽车转向控制方法中，以下条件中的一个或多个作为判断是否执行汽车转向的条件：方向盘转角是否大于预设值；变速器是否处于驻车挡或空挡；油门踏板开度是否大于预设值；以及汽车是否处于静止状态。
本申请还提出一种用于执行前述的汽车转向控制方法的汽车转向控制装置。所述汽车转向控制装置包括控制单元，所述控制单元根据方向盘转角、变速器挡位、油门踏板开度和汽车状态等信息来判断是否需要执行汽车转向。
使用根据该汽车转向控制装置来执行汽车转向控制方法的一个示例性的工作情况是：在汽车处于静止的状态下，驾驶员将方向盘转向45度至90度，并且将变速器从驻车挡或空挡调至前进挡或倒挡，并且踩下油门踏板，控制单元通过以上条件判断出驾驶员具有使汽车原地转向的意图，并且输出信号，汽车转向控制装置执行汽车转向控制方法中的后续步骤。
进一步地，在控制单元判断出需要执行汽车转向的情况下，所述控制单元计算并输出以下信息：需要转动的车轮、车轮的转动方向以及使车轮转动的扭矩的大小。例如，在控制单元判断出需要执行汽车转向的情况下，控制单元计算并输出以下信息：左前车轮和右后车轮以相同的扭矩朝相反的方向转动，并且左后车轮和右前车轮保持不转动。车轮的轮偏转角可以稍大于零，这不影响执行汽车转向。
所述控制单元还可以根据汽车横摆角速度的测量值来调整使车轮转动的扭矩的大小。例如在汽车执行根据本申请的汽车转向控制方法中，实时地测量汽车横摆角速度并且通过该横摆角速度实时测量值来调整使车轮转动的扭矩的大小，使得汽车尽量匀速平稳地转向。
所述汽车转向控制装置还包括执行单元，所述执行单元根据所述控制单元的信号来执行对车轮的操作，所述控制单元与汽车的CAN总线连接，用于输入与输出信号。示例性地，控制单元集成在汽车ESP系统中，或者采用汽车原有的ESP系统作为控制单元。通过CAN总线将方向盘转角信号、变速器挡位信号、油门踏板开度信号以及汽车状态信号传递给控制单元，控制单元根据输入的信号判断是否需要执行汽车转向。如果控制单元判断出需要执行汽车转向，控制单元通过CAN总线将需要转动的车轮、车轮的转动方向以及使车轮转动的扭矩的大小的信号传递给汽车的动力源（例如发动机或电机），并且将需要制动的轮的信号通过CAN传递给对应的制动器，此时汽车的动力源以及制动器作为执行单元；最终通过执行单元完成汽车转向控制。
所述汽车转向控制装置还可以包括控制开关，通过所述控制开关来控制所述汽车转向控制装置的打开和关闭。例如，当驾驶员打开控制开关时汽车转向控制装置才会被激活，在满足执行汽车转向的条件的情况下，汽车转向控制装置才会执行汽车转向；当驾驶员关闭控制开关时汽车转向控制装置不被激活，无论是否满足执行汽车转向的条件，汽车转向控制装置都不会执行汽车转向。
Claims (10)
1.一种汽车转向控制方法，其特征在于，汽车包括左前车轮、左后车轮、右前车轮和右后车轮，其中，左前车轮和右后车轮为一对处于对角的车轮，并且左后车轮和右前车轮为一对处于对角的车轮，在所述汽车转向控制方法中，控制其中一对处于对角的车轮朝相反的方向转动。
2.根据权利要求1所述的汽车转向控制方法，其特征在于，控制其中另一对处于对角的车轮不转动。
3.根据权利要求1所述的汽车转向控制方法，其特征在于，控制左前车轮向前转动，并且右后车轮向后转动；或者控制左前车轮向后转动，并且右后车轮向前转动。
4.根据权利要求1所述的汽车转向控制方法，其特征在于，控制左后车轮向前转动，并且右前车轮向后转动；或者控制左后车轮向后转动，并且右前车轮向前转动。
5.根据权利要求1所述的汽车转向控制方法，其特征在于，以下条件中的一个或多个作为判断是否执行汽车转向的条件：
方向盘转角是否大于预设值；
变速器是否处于驻车挡或空挡；
油门踏板开度是否大于预设值；以及
汽车是否处于静止状态。
6.一种用于执行根据权利要求1至5中任一项所述的汽车转向控制方法的汽车转向控制装置，其特征在于，所述汽车转向控制装置包括控制单元，所述控制单元根据方向盘转角、变速器挡位、油门踏板开度和汽车状态等信息来判断是否需要执行汽车转向。
7.根据权利要求6所述的汽车转向控制装置，其特征在于，在控制单元判断出需要执行汽车转向的情况下，所述控制单元计算并输出以下信息：需要转动的车轮、车轮的转动方向以及使车轮转动的扭矩的大小。
8.根据权利要求7所述的汽车转向控制装置，其特征在于，所述控制单元根据汽车横摆角速度的测量值来调整使车轮转动的扭矩的大小。
9.根据权利要求6所述的汽车转向控制装置，其特征在于，所述汽车转向控制装置包括控制开关，通过所述控制开关来控制所述汽车转向控制装置的打开和关闭。
10.根据权利要求6所述的汽车转向控制装置，其特征在于，所述汽车转向控制装置还包括执行单元，所述执行单元根据所述控制单元的信号来执行对车轮的操作，所述控制单元与汽车的CAN总线连接，用于输入与输出信号。
Priority Applications (1)
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| CN202110008291.9A CN114715271A (zh) | 2021-01-05 | 2021-01-05 | 汽车转向控制方法以及汽车转向控制装置 |
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2021
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