CN115257912A - 用于车辆的转向控制方法、电子控制单元、系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于车辆的转向控制方法、电子控制单元、系统及车辆，所述方法应用于助力失效辅助系统，所述助力失效辅助系统包括旋钮装置和多个驱动电机，每个所述驱动电机驱动至少一个车轮，所述方法包括：在确定所述车辆的转向助力电机处于失效状态的情况下，获取所述旋钮装置的转角信号；其中，所述转向助力电机用于为所述车辆的方向盘的转向提供助力；根据所述转角信号控制多个所述驱动电机的输出扭矩以驱动所述车辆转向，使得在转向助力电机失效的情况下，无需基于方向盘的转角来控制驱动电机，解决了在转向助力电机失效的情况下，由于方向盘转动阻力过大，导致无法有效控制驱动电机的输出扭矩以驱动车轮转向的问题。

Description

用于车辆的转向控制方法、电子控制单元、系统及车辆

技术领域

本公开涉及车辆领域，具体地，涉及一种用于车辆的转向控制方法、电子控制单元、系统及车辆。

背景技术

传统的转向系统机械机构包括方向盘、转向助力电机、电机减速机构、转向机构以及传动机构，其中，该转向助力电机用于为驾驶员对方向盘的转向操作提供助力。

相关技术中，针对传统的转向系统机械机构增加了助力失效辅助系统，包括设置用于检测方向盘转角大小的转角传感器，以及与转角传感器相连的电子控制单元，以及与该电子控制单元相连的驱动电机，以便在该转向助力电机失效的情况下，该电子控制单元能够基于方向盘的转角信号控制驱动电机驱动车轮转向。然而在转向助力电机失效的情况下，方向盘的操控难度较大，使驾驶员处于危险之中。

发明内容

本公开的主要目的是提供一种用于车辆的转向控制方法、电子控制单元、系统及车辆，用于解决相关技术中的助力失效辅助系统在方向盘转动阻力过大的情况下车辆无法有效转向而产生的安全问题。

为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种用于车辆的转向控制方法，所述方法应用于助力失效辅助系统，所述助力失效辅助系统包括旋钮装置和多个驱动电机，每个所述驱动电机驱动至少一个车轮，所述方法包括：

在确定所述车辆的转向助力电机处于失效状态的情况下，获取所述旋钮装置的转角信号；其中，所述转向助力电机用于为所述车辆的方向盘的转向提供助力；

根据所述转角信号控制多个所述驱动电机的输出扭矩以驱动所述车辆转向。

可选地，所述在确定所述车辆的转向助力电机处于失效状态的情况下，获取所述旋钮装置的转角信号，包括：

在确定所述车辆的转向助力电机处于失效状态的情况下，将所述旋钮装置设置为使能状态，并获取所述旋钮装置的转角信号。

可选地，所述旋钮装置上设置有指示灯，所述方法还包括：

在确定所述车辆的转向助力电机处于失效状态的情况下，控制所述旋钮装置上的指示灯亮起。

可选地，所述方法还包括：

在确定所述车辆的转向助力电机处于正常工作状态的情况下，将所述旋钮装置设置为非使能状态；

根据所述车辆的方向盘的转角传感器传输的方向盘转角信号，控制所述转向助力电机为所述方向盘的转向提供助力。

可选地，所述驱动电机与所述车轮一一对应设置，所述根据所述转角信号控制多个所述驱动电机的输出扭矩以驱动所述车辆转向，包括：

根据所述转角信号以及所述车辆当前的车速信息，从预先标定的转角信号、车速信息以及差动扭矩三者之间的映射关系中，查找对应的目标差动扭矩；

根据所述目标差动扭矩，确定多个所述驱动电机的目标输出扭矩；

控制多个所述驱动电机的输出扭矩为目标输出扭矩，以驱动所述车辆转向。

本公开第二方面提供一种电子控制单元，包括处理器和存储器，所述处理器和存储器相互连接；

所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置为用于调用所述程序指令，执行第一方面任一项所述的用于车辆的转向控制方法。

本公开第三方面提供一种助力失效辅助系统，其特征在于，包括：

旋钮装置、多个驱动电机和第二方面所述的电子控制单元，其中，所述电子控制单元与所述旋钮装置和所述驱动电机相连。

可选地，所述旋钮装置包括旋钮本体和锁止件，所述锁止件用于锁止或释放所述旋钮本体的转动。

可选地，所述旋钮装置上设置有用于指示所述旋钮本体的旋转角度的大小的刻度。

本公开第四方面提供一种车辆，所述车辆包括第三方面任一项所述的助力失效辅助系统。

通过上述技术方案，至少能够达到如下技术效果：

本公开提供的技术方案通过设置旋钮装置，使得在确定车辆的转向助力电机失效的情况下，能够基于获取到的该旋钮装置的转角信号控制驱动电机的输出扭矩以驱动车辆转向。这就将用于控制驱动电机的电子控制单元与方向盘进行了解耦，使得在转向助力电机处于失效状态的情况下，无需基于方向盘的转角来控制驱动电机，解决了在转向助力电机处于失效状态的情况下，由于方向盘转动阻力过大，导致无法有效控制驱动电机的输出扭矩以驱动车轮转向的问题，提高了行车安全性。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是相关技术中的一种转向系统的结构示意图；

图2是本公开一示例性实施例提供的一种助力失效辅助系统的结构示意图；

图3是本公开一示例性实施例提供的一种转向系统的结构示意图；

图4是本公开一示例性实施例提供的一种用于车辆的转向控制方法的流程示意图；

图5是本公开一示例性实施例提供的一种转角信号、车速信息以及差动扭矩三者之间的映射关系的示意图；

图6是本公开一示例性实施例提供的一种电子控制单元的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

为了使本领域技术人员更加理解本公开实施例提供的技术方案，下面首先对相关技术进行说明。

如图1所示，相关技术中，车辆的转向系统包括：方向盘、转角传感器、电子控制单元、转向助力电机、电机减速机构、转向机构以及传动机构。其中，图中虚线所示的连接关系表示电气连接或通信连接，实线所示的连接关系表示机械连接。

在上述车辆的转向系统中，电子控制单元能够基于转角传感器检测到的方向盘的转角信号，控制转向助力电机输出助力扭矩，以为驾驶员的转向操作提供助力。为了保证车辆在转向助力电机失效(例如发生故障)的情况下的转向能力，相关技术中还提供了一种技术方案，通过针对车轮设置驱动电机，并将电子控制单元与驱动电机相连，这样，在转向助力电机失效的情况下，电子控制单元能够继续获取转角传感器检测到的方向盘的转角信号，并基于该转角信号控制驱动电机驱动车轮转向。

但是，在转向助力电机失效的情况下，由于存在电机减速机构、转向机构以及传动机构的机械阻力，方向盘转动存在很大的阻力，甚至可能出现方向盘卡死的情况。这就导致了，在转向助力电机失效的情况下，驾驶员较难转动方向盘以向电子控制单元提供用于控制驱动电机的转角信号。

针对相关技术的问题，本公开实施例提供一种助力失效辅助系统20，该助力失效辅助系统20如图2所示，包括：

旋钮装置201、电子控制单元202、多个驱动电机203，其中，电子控制单元202与旋钮装置201和多个驱动电机203相连，每个驱动电机203驱动至少一个车轮204；

旋钮装置201用于，响应于驾驶员的转向操作产生转角信号；

电子控制单元202用于，在确定车辆的转向助力电机处于失效状态的情况下，根据转角信号控制多个驱动电机203的输出扭矩以驱动车辆转向。

在一种可能的实现方式中，该旋钮装置201例如可以设置在车辆的驾驶舱中，这样，在转向助力电机处于失效状态的情况下，驾驶员能够通过转动旋钮装置201来控制车辆转向。

具体地，电子控制单元202判断车辆的转向助力电机是否处于失效状态的方式例如可以是：电子控制单元202实时获取方向盘的转角信号、以及转向助力电机的输出扭矩信号，并在该转角信号表征方向盘的转角大小不为零的情况下，若与该转角信号同一时间获得的输出扭矩信号表征转向助力电机的输出扭矩不大于零，则确定该转向助力电机失效。

旋钮装置201与电子控制单元202之间的连接可以电气连接或者通信连接，因此旋钮装置201的转动阻力较小，驾驶员可以轻易的进行操作。这样，电子控制单元202在确定车辆的转向助力电机处于失效状态的情况下，能够基于获取到的该旋钮装置201的转角信号控制驱动电机203的输出扭矩以驱动车辆转向。这就将用于控制驱动电机203的电子控制单元202与方向盘进行了解耦，使得电子控制单元202在转向助力电机处于失效状态的情况下，无需基于方向盘的转角来控制驱动电机203，解决了在转向助力电机处于失效状态的情况下，由于方向盘转动阻力过大，导致电子控制单元202无法有效控制驱动电机203的输出扭矩以驱动车轮204转向的问题，提高了行车安全性。

在一种可能的实现方式中，旋钮装置201包括旋钮本体和锁止件，锁止件用于锁止或释放旋钮本体的转动。

其中，锁止件具有释放状态和锁止状态，在锁止状态下，锁止件将旋钮本体周向锁止，在释放状态下，锁止件解除对旋转本体的锁止，此时旋转本体能够周向转动。

示例地，锁止件在锁止状态和释放状态之间的切换可由驾驶员通过按压操作实现。这样，在驾驶员感知到车辆的转向助力电机失效的情况下(例如电子控制单元202可以在确定车辆的转向助力电机失效的情况下，通过车辆上的多媒体设备向驾驶员发送提醒消息)，可以通过按压旋钮本体以使锁止件对旋钮本体进行释放，如此驾驶员即可通过转动旋钮本体实现对车辆的转向。

在上述可能的实现方式的基础上，进一步地，旋钮装置201上设置有用于指示旋钮本体的旋转角度大小的刻度，旋钮本体上可以设置有转角指示标记，如此，驾驶员即可以通过观察旋钮本体上的转角指示标记指向的刻度来转动旋钮本体，实现对车辆转向大小的精确控制。

示例地，当锁止件释放旋钮本体时，旋钮本体上的转角指示标记指向初始刻度位置，在刻度的范围为0度至180度的情况下，该初始刻度位置即为刻度值为90度的刻度位置，进一步地，驾驶员通过向左旋转旋钮本体即可控制车辆向左转向，通过向右旋转旋钮本体即可控制车辆向右转向，其中，车辆转向的角度大小与转角指示标记指向的刻度位置与初始刻度位置之间的转角大小正相关。

值得说明的是，图2所示的助力失效辅助系统20可以是独立于相关技术中的转向系统(例如图1所示的转向系统)，而为了节省器件成本，本公开的一种可能的实现方式中，电子控制单元202可以与转向系统中采用的电子控制单元202为同一电子控制单元。图3是本公开实施例提供的转向系统30的一种结构示意图，其在图1所示的助力失效辅助系统20的基础上，还包括了方向盘205、转角传感器206、电机减速机构207、转向助力电机208、传动机构209以及转向机构210。其中，电子控制单元202同时连接方向盘205的转角传感器206与旋钮装置201，这样，电子控制单元202在转向助力电机208正常工作的情况下，可以基于转角传感器206检测到的方向盘205的转角信号控制转向助力电机208输出转向助力扭矩，在转向助力电机208处于失效状态的情况下，可以基于旋钮装置201产生的转角信号控制驱动电机203的输出扭矩以驱动车轮204转向。

本公开实施例还提供一种用于车辆的转向控制方法，该方法应用于助力失效辅助系统，助力失效辅助系统包括旋钮装置和多个驱动电机，每个驱动电机驱动至少一个车轮。该方法例如应用于图2所示的助力失效辅助系统20或者图3所示的转向系统中的助力失效辅助系统20，方法的执行主体例如可以为电子控制单元202，如图4所示，方该法包括：

S1、在确定车辆的转向助力电机208处于失效状态的情况下，获取旋钮装置201的转角信号。

其中，转向助力电机208用于为驾驶员对方向盘205的转向操作提供助力。

示例地，电子控制单元202实时获取方向盘205的转角信号、以及转向助力电机208的输出扭矩信号，并在该转角信号表征方向盘205的转角大小不为零的情况下，若与该转角信号同一时间获得的输出扭矩信号表征转向助力电机208的输出扭矩不大于零，则可确定该转向助力电机208失效。

S2、根据转角信号控制多个驱动电机203的输出扭矩以驱动车辆转向。

采用上述方法，在确定车辆的转向助力电机208处于失效状态的情况下，能够旋钮装置201的转角信号，并基于获取到的旋钮装置201的转角信号控制驱动电机203的输出扭矩以驱动车辆转向。这就将用于控制驱动电机203的电子控制单元202与方向盘205进行了解耦，使得电子控制单元202在转向助力电机208失效的情况下，无需基于方向盘205的转角来控制驱动电机203，解决了在转向助力电机208失效的情况下，由于方向盘205转动阻力过大，导致电子控制单元202无法有效控制驱动电机203的输出扭矩以驱动车轮204转向的问题，提高了行车安全性。

可选地，上述步骤S1具体可以包括：

在确定车辆的转向助力电机208失效的情况下，将旋钮装置201设置为使能状态，并获取旋钮装置201的转角信号。

其中，旋钮装置201在非使能状态下无法转动或者无法响应于转动操作产生转角信号或者电子控制单元202不响应旋钮装置201产生的转角信号。

其中，将旋钮装置201由非使能状态切换为使能状态可由软件、或者软件与硬件相结合的方式实现。例如，在软件实现方式中，电子控制单元202将旋钮装置201由非使能状态切换为使能状态即可以为，电子控制单元202由不对旋钮装置201产生的转角信号进行响应切换为对旋钮装置201产生的转角信号进行响应。在软件与硬件相结合的实现方式中，该旋钮装置201可以被构造为包括旋钮本体和锁止件，锁止件用于锁止或释放旋钮本体的转动，且锁止件与电子控制单元202连接，则电子控制单元202将旋钮装置201由非使能状态切换为使能状态即可以为，电子控制单元202发送控制指令控制锁止件解锁，以释放旋钮本体。

采用上述方式，在转向助力电机208处于正常工作的状态下，旋钮装置201处于非使能状态，能够有效避免驾驶员由于误触旋钮装置201而导致车辆误转向的问题，提升了行车安全性。

可选地，旋钮装置201上设置有指示灯，在此种情况下，本公开实施例提供的方法还可以包括：在确定车辆的转向助力电机208处于失效状态的情况下，控制旋钮装置201上的指示灯控制指示灯亮起，这样，能够提醒驾驶员对旋钮装置201进行转动操作，电子控制单元202即可获取旋钮装置201响应于驾驶员的转动操作产生的转角信号。采用此种方式，通过指示灯对驾驶员进行提醒，能够提升驾驶员在行车中感知到转向助力失效、并采用旋钮装置201控制车辆转向的效率。

可选地，方法还包括：在确定车辆的转向助力电机208处于正常工作状态的情况下，将旋钮装置201设置为非使能状态，并根据转角传感器206传输的方向盘205转角信号，控制转向助力电机208为驾驶员对方向盘205的转向操作提供助力。也就是说，本方法实施例的电子控制单元202可以与转向系统中采用的电子控制单元202为同一电子控制单元，如此节省了车辆中的器件成本。

可选地，驱动电机203与车轮204一一对应设置，上述步骤S2可以包括：根据转角信号以及车辆当前的车速信息，从预先标定的转角信号、车速信息以及差动扭矩三者之间的映射关系中，查找对应的目标差动扭矩；根据目标差动扭矩，确定多个驱动电机203的目标输出扭矩；控制多个驱动电机203的输出扭矩为目标输出扭矩，以驱动车辆转向。

值得说明的是，车辆的转向可由施加到各车轮的扭矩不同(上述差动扭矩即表征施加到各个车轮上的扭矩差异)所控制，而在不同车速下，车辆转动相同的角度需要不同的差动扭矩。本公开实施例可以通过测试仿真等方式对车速信息、旋钮装置201的转角信号以及差动扭矩之间的映射关系预先进行标定，并以例如映射表的方式存储到车辆中，图5是该映射关系的一种示意图。这样，电子控制单元202在获取到车速信息(例如通过车辆上的车速传感器获取)以及旋钮装置201的转角信号后，通过查询该映射表，即可得到对应该电子控制单元202获取到的车速信息、转角信号的目标差动扭矩，进一步地，该电子控制单元202可以基于该目标差动扭矩计算为使得各车轮204之间的扭矩达到目标差动扭矩，需要各驱动电机203输出的扭矩，并根据计算结果控制各驱动电机203输出扭矩，以驱动车辆转向。

本公开实施例还提供一种电子控制单元202，电子控制单元202用于实现上述方法实施例提供用于车辆的转向控制方法的步骤。在具体实施时，该电子控制单元202例如可以包括存储器和处理器，该存储器与处理器相互连接，该存储器上存储有计算机程序，该计算机程序被该处理器执行时执行上述方法实施例提供用于车辆的转向控制方法的步骤。

在一种可能的实现方式中，该电子控制单元202例如可以如图6所示，包括：处理器1，存储器2。该电子控制单元202还可以包括输入/输出(I/O)接口3，以及通信组件4中的一者或多者。

其中，处理器1用于控制该电子控制单元202的整体操作，以完成上述的用于车辆的转向控制方法中的全部或部分步骤。存储器2用于存储各种类型的数据以支持在该电子控制单元202的操作，这些数据例如可以包括用于在该电子控制单元202上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如预先标定的转角信号、车速信息以及差动扭矩三者之间的映射关系。该存储器2可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。I/O接口3为处理器1和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是旋钮装置201、转向助力电机、车速传感器、方向盘的转角传感器等。通信组件4用于该电子控制单元202与其他设备之间进行有线或无线通信。

在另一种可能的实现方式中，电子控制单元202可以被一个或多个应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的方法实施例提供的用于车辆的转向控制方法的步骤。

本公开实施例还提供一种车辆，车辆包括上述助力失效辅助系统20，具体参照实施例中针对图2所示的助力失效辅助系统20和图3所示的转向系统的说明，此处不再赘述。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于车辆的转向控制方法，其特征在于，所述方法应用于助力失效辅助系统，所述助力失效辅助系统包括旋钮装置和多个驱动电机，每个所述驱动电机驱动至少一个车轮，所述方法包括：

在确定所述车辆的转向助力电机处于失效状态的情况下，获取所述旋钮装置的转角信号；其中，所述转向助力电机用于为所述车辆的方向盘的转向提供助力；

根据所述转角信号控制多个所述驱动电机的输出扭矩以驱动所述车辆转向。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在确定所述车辆的转向助力电机处于失效状态的情况下，获取所述旋钮装置的转角信号，包括：

在确定所述车辆的转向助力电机处于失效状态的情况下，将所述旋钮装置设置为使能状态，并获取所述旋钮装置的转角信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋钮装置上设置有指示灯，所述方法还包括：

在确定所述车辆的转向助力电机处于失效状态的情况下，控制所述旋钮装置上的指示灯亮起。

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在确定所述车辆的转向助力电机处于正常工作状态的情况下，将所述旋钮装置设置为非使能状态；

根据所述车辆的方向盘的转角传感器传输的方向盘转角信号，控制所述转向助力电机为所述方向盘的转向提供助力。

5.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其特征在于，所述驱动电机与所述车轮一一对应设置，所述根据所述转角信号控制多个所述驱动电机的输出扭矩以驱动所述车辆转向，包括：

根据所述转角信号以及所述车辆当前的车速信息，从预先标定的转角信号、车速信息以及差动扭矩三者之间的映射关系中，查找对应的目标差动扭矩；

根据所述目标差动扭矩，确定多个所述驱动电机的目标输出扭矩；

控制多个所述驱动电机的输出扭矩为目标输出扭矩，以驱动所述车辆转向。

6.一种电子控制单元，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器和存储器相互连接；

所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置为用于调用所述程序指令，执行如权利要求1-5中任一项所述的用于车辆的转向控制方法。

7.一种助力失效辅助系统，其特征在于，包括：

旋钮装置、多个驱动电机和根据权利要求6所述的电子控制单元，其中，所述电子控制单元与所述旋钮装置和所述驱动电机相连。

8.根据权利要求7所述的助力失效辅助系统，其特征在于，所述旋钮装置包括旋钮本体和锁止件，所述锁止件用于锁止或释放所述旋钮本体的转动。

9.根据权利要求8所述的助力失效辅助系统，其特征在于，所述旋钮装置上设置有用于指示所述旋钮本体的旋转角度的大小的刻度。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求7-9中任一项所述的助力失效辅助系统。

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