CN116729484A - 车辆及其转向控制方法、系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆及其转向控制方法、系统，该车辆包括多个车轴，每个车轴上连接有多个转向轮，多个转向轮同步转向或独立转向，其中方法包括：接收转向控制模式指令；当转向控制模式指令为自动控制模式指令时，获取车辆的位置信息；在根据位置信息确定车辆即将到达转弯路段时，获取车辆的车速，并根据车速获取车辆的最小允许转弯半径，以及根据最小允许转弯半径对每个转向轮进行控制以控制车辆转向。由此，不仅能够实现在自动控制模式下对转向轮的精准控制，而且能够减少滑移，减少轮胎磨损，并能够有效防止转弯时发生翻车或甩尾，提高了行车的安全性。

Description

车辆及其转向控制方法、系统

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种车辆及其转向控制方法、转向控制系统。

背景技术

目前对于多轴转向控制车辆来说，杆系转向桥与电控转向桥相结合的控制模式是常见的转向控制模式之一，由于受电液比例电磁阀响应频率及机械传动的限制，采用该模式转向时会产生误差，特别是动态误差较大，这会在转弯路段行驶时产生滑移，磨损轮胎，影响了转向性能和轮胎寿命，而且智能化程度低，不能实现对转向轮的精准控制。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种车辆转向控制方法，不仅能够实现在自动控制模式下对转向轮的精准控制，而且能够减少滑移，减少轮胎磨损，并能够有效防止转弯时发生翻车或甩尾，提高了行车的安全性。

本发明的第二个目的在于提出一种车辆转向控制系统。

本发明的第三个目的在于提出一种车辆。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种车辆转向控制方法，该车辆包括多个车轴，每个车轴上连接有多个转向轮，多个转向轮同步转向或独立转向，该车辆转向控制方法包括：接收转向控制模式指令；当转向控制模式指令为自动控制模式指令时，获取车辆的位置信息；在根据位置信息确定车辆即将到达转弯路段时，获取车辆的车速，并根据车速获取车辆的最小允许转弯半径，以及根据最小允许转弯半径对每个转向轮进行控制以控制车辆转向。

根据本发明实施例的车辆转向控制方法，通过接收转向控制模式指令，并通过当转向控制模式指令为自动控制模式指令时，获取车辆的位置信息，以及通过在根据位置信息确定车辆即将到达转弯路段时，获取车辆的车速，并根据车速获取车辆的最小允许转弯半径，以及根据最小允许转弯半径对每个转向轮进行控制以控制车辆转向。由此，不仅能够实现在自动控制模式下对转向轮的精准控制，而且能够减少滑移，减少轮胎磨损，并能够有效防止转弯时发生翻车或甩尾，提高了行车的安全性。

根据本发明的一个实施例，根据最小允许转弯半径对每个转向轮进行控制以控制车辆转向，包括：若最小允许转弯半径大于转弯路段对应的最大允许转弯半径，则控制车辆降速运行以使降速后的车速对应的最小允许转弯半径小于最大允许转弯半径；根据降速后的车速获取每个转向轮的目标转向信息；根据目标转向信息控制每个转向轮转向以控制车辆转向。

根据本发明的一个实施例，该方法还包括：在根据位置信息确定车辆未到达转弯路段时，判断车辆是否偏离车道；若车辆偏离车道，则获取车辆偏离车道的偏离信息，并根据偏离信息获取每个转向轮的目标转向信息；根据目标转向信息控制每个转向轮转向以控制车辆转向，以使车辆保持在车道。

根据本发明的一个实施例，该方法还包括：当转向控制模式指令为手动控制模式指令或超驰控制模式指令时，获取车辆的转向模式和方向盘转向信息；根据转向模式和方向盘转向信息获取每个转向轮的目标转向信息；根据目标转向信息控制每个转向轮转向以控制车辆转向。

根据本发明的一个实施例，在根据目标转向信息控制每个转向轮转向以控制车辆转向时，该方法还包括：获取每个转向轮的实际转向信息；根据实际转向信息和目标转向信息获取每个转向轮的转向调整量；根据转向调整量调整目标转向信息。

根据本发明的一个实施例，当转向控制模式指令为超驰控制模式指令时，该方法还包括：获取每个转向轮的实际转向信息，并根据实际转向信息获取实际转弯半径，以及获取实际转弯半径对应的最高允许车速；若车速大于最高允许车速，则控制车辆降速运行以使降速后的车速小于等于最高允许车速。

根据本发明的一个实施例，当转向控制模式指令为超驰控制模式指令时，该方法还包括：当车速大于预设车速阈值或路面附着系数小于系数阈值时，禁止采用预设转向模式中的第一类转向模式控制车辆转向，并采用预设转向模式中的第二类转向模式控制车辆转向，其中，第一类转向模式包括小转弯行驶模式和蟹行行驶模式，第二类转向模式为预设转向模式中除第一类转向模式外的转向模式。

根据本发明的一个实施例，当转向控制模式指令为超驰控制模式指令时，该方法还包括：获取车辆周围的障碍物信息；在根据障碍物信息确定车辆存在安全风险时，控制车辆降速运行，并根据障碍物信息对每个转向轮进行控制以控制车辆转向。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种车辆转向控制系统，车辆包括多个车轴，每个车轴上连接有多个转向轮，多个转向轮同步转向或独立转向，该车辆转向控制系统包括：输入模块，用于接收转向控制模式指令；通信及定位模块，用于当转向控制模式指令为自动控制模式指令时，获取车辆的位置信息；主控制模块，用于在根据位置信息确定车辆即将到达转弯路段时，获取车辆的车速，并根据车速获取车辆的最小允许转弯半径，以及根据最小允许转弯半径对每个转向轮进行控制以控制车辆转向。

根据本发明实施例的车辆转向控制系统，通过输入模块接收转向控制模式指令，并通过通信及定位模块当转向控制模式指令为自动控制模式指令时，获取车辆的位置信息，以及通过主控制模块在根据位置信息确定车辆即将到达转弯路段时，获取车辆的车速，并根据车速获取车辆的最小允许转弯半径，以及根据最小允许转弯半径对每个转向轮进行控制以控制车辆转向。由此，不仅能够实现在自动控制模式下对转向轮的精准控制，而且能够减少滑移，减少轮胎磨损，并能够有效防止转弯时发生翻车或甩尾，提高了行车的安全性。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种车辆，该车辆包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的车辆转向控制程序，处理器执行程序时，实现上述的车辆转向控制方法。

根据本发明实施例的车辆，通过接收转向控制模式指令，并通过当转向控制模式指令为自动控制模式指令时，获取车辆的位置信息，以及通过在根据位置信息确定车辆即将到达转弯路段时，获取车辆的车速，并根据车速获取车辆的最小允许转弯半径，以及根据最小允许转弯半径对每个转向轮进行控制以控制车辆转向。由此，不仅能够实现在自动控制模式下对转向轮的精准控制，而且能够减少滑移，减少轮胎磨损，并能够有效防止转弯时发生翻车或甩尾，提高了行车的安全性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为相关技术中大吨位起重机的纯杆系的转向装置的车辆转向控制系统的结构示意图；

图2为图1中车辆转向控制系统的转向梯形机构的结构示意图；

图3为相关技术中起重机的杆系转向桥与电液控制转向桥相结合的转向装置的车辆转向控制系统的结构示意图；

图4为图3中车辆转向控制系统的转向梯形机构的结构示意图；

图5为根据本发明一个实施例的车辆转向控制方法的流程图；

图6为根据本发明一个实施例的内转向轮和外转向轮的理想转角关系的示意图；

图7为根据本发明一个实施例的车辆转向控制系统的结构示意图；

图8为根据本发明另一个实施例的车辆转向控制方法的流程图；

图9为根据本发明一个实施例的车辆转向控制系统的结构框图；

图10为根据本发明一个实施例的车辆的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述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。

下面参考附图描述本发明实施例提供的车辆转向控制方法、车辆转向控制系统及车辆。

需要说明的是，车辆的理想转向状态是转向轮纯滚动，然而同一轴上的左右轮转角的关系由其转向梯形机构决定，车辆的转向瞬心由转向模式和转向机构决定。转向控制受转向梯形机构的刚性结构约束，无法同时兼顾多轮转向时车辆的转向瞬心与理论转向瞬心一致，转向时就会产生滑移使得轮胎磨损。车辆的转向操作性不完全取决于转向系，还与行驶系相关，比如车速不合适时产生甩尾、侧翻。

对于两轴或三轴的轮式车辆来说，其转向是通过驾驶员转动方向盘，驱动前轮进行转动，从而带动整车转向。对于工程用多轴汽车，由于其整车轴距较长、车体重、重心高等特点导致转向的灵活性和稳定性差，即在有限的工作空间掉头或转向时，司机要多次左右旋转方向盘，同时松合离合器和扳动前进档，需要前进后退反复多次，导致驾驶员易疲劳，工作效率低，污染环境，浪费能源。为解决这些问题，同时为了增强车辆在多种路况中的适应能力，大吨位起重机发展了采用机械结构液压助力的多轴转向技术。

对于多轴转向的车辆来说，目前有两种不同的转向控制模式，一种是纯杆系加助力的转向控制模式。另一种是杆系转向桥与电控转向桥相结合的转向控制模式。

图1为相关技术中大吨位起重机的纯杆系的转向装置的车辆转向控制系统的结构示意图，图2为图1中车辆转向控制系统的转向梯形机构的结构示意图，参考图1和图2所示，该车辆转向控制系统100包括：方向盘101、传动轴102、方向机103、转向垂臂104、多个转向拉杆摇臂机构105、多个直拉杆106、与转向轴数量对应的转向拉杆107、多个转向助力油缸108、转向传递或锁死机构109，以及转向轴上自带的多个转向梯形机构110。运行时，通过转向垂臂104摆动和转向助力油缸108控制转向轴上的转向轮转向。由于转向机构复杂，转向系统故障发生的概率增加，并且转向过程中受力传递路线较长，因此受力传递过程中需克服各个铰点之间的自由间隙，从而导致后方转向桥转向滞后。

图3为相关技术中起重机的杆系转向桥与电液控制转向桥相结合的转向装置的车辆转向控制系统的结构示意图，图4为图3中车辆转向控制系统的转向梯形机构的结构示意图，参考图3和图4所示，该车辆转向控制系统200包括：方向盘201、传动轴202、方向机203、转向垂臂204、转向拉杆摇臂机构205、多个直拉杆206、与转向轴相对应的转向拉杆207、液压油缸208、转向控制单元209、转向轴上自带的多个转向梯形机构210、以及一个或多个转角传感器211。与图1所示纯杆系加助力的转向控制模式相比，图3中的转向装置用液压油缸208、转向控制单元209、转角传感器211和直拉杆206代替转向传递或锁死机构109和直拉杆106。运行时，转角传感器211获取转向轴上自带的多个转向梯形机构210上的转角信号，并将该转角信号发送至转向控制器209，转向控制器209根据该转角信号通过控制电液比例电磁阀来控制各转向轴上的液压油缸208伸缩，从而带动转向轮转向。在该结构中，由于受电液比例电磁阀响应频率及机械传动的限制，转向时会产生误差，特别是动态误差较大，产生滑移磨损轮胎，这严重影响了转向性能和轮胎寿命，同时由于没有反馈信号，不能对转向轮进行精准控制。

基于此，本申请提供了一种车辆转向控制方法，该方法不仅能够实现在自动控制模式下对转向轮的精准控制，而且能够减少滑移，减少轮胎磨损，并能够有效防止转弯时发生翻车或甩尾，提高了行车的安全性。

图5为根据本发明一个实施例的车辆转向控制方法的流程图，参考图5所示，该车辆转向控制方法可以包括以下步骤：

步骤S301：接收转向控制模式指令。

具体来说，该车辆转向控制系统可以接收三种转向控制模式指令，分别为手动转向模式指令、自动转向模式指令和超驰控制模式指令。当转向控制模式指令为手动控制模式指令时，可以运行手动转向模式，并可以由驾驶员进一步选择正常行驶模式、小转弯行驶模式、蟹行行驶模式、防甩尾行驶模式、后轴独立行驶模式、中位锁定行驶模式等七种转向模式中的一种进行转向控制。当转向控制模式指令为自动控制模式指令时，可以运行自动转向模式，此时在行驶过程中可以实时检测每个转向轮的状态，当车辆要到达或接近需转弯的路段时，可以根据路况和具体行车情况控制每个转向轮自动精准转向。当转向控制模式指令为运行超驰控制模式指令时，可以运行超驰控制模式，此时可以根据路况和具体行车情况自动对车辆实施安全操作的控制。

需要说明的是，在用户未对转向控制模式和转向模式进行选择的情况下，在一些实施例中，可以默认采用手动转向模式的转向控制模式和正常行驶模式的转向模式；在另一些实施例中，可以具有记忆功能，采用上一次选择的转向控制模式和转向模式，以提高实用性。

步骤S302：当转向控制模式指令为自动控制模式指令时，获取车辆的位置信息。

也就是说，当转向控制进入自动控制模式时，需要先对车辆进行定位，以获取车辆的位置信息，从而可以将该位置信息作为是否需要控制车辆转弯，以及所需转弯的半径、弧度等判断的依据。

步骤S303：在根据位置信息确定车辆即将到达转弯路段时，获取车辆的车速，并根据车速获取车辆的最小允许转弯半径，以及根据最小允许转弯半径对每个转向轮进行控制以控制车辆转向。

具体来说，不同的车速对应不同的最小允许转弯半径，当车辆以一定速度行驶时，若以小于当前最小允许转弯半径的转弯半径转弯，则容易发生侧翻、甩尾等交通事故。因此，可以根据位置信息判断车辆是否即将到达转弯路段，当车辆即将到达转弯路段时，可以自动获取车辆当前的车速，并根据车速计算出其对应的最小允许转弯半径，然后根据最小允许转弯半径控制每个转向轮的转向。

进一步地，根据最小允许转弯半径对每个转向轮进行控制以控制车辆转向，包括：若最小允许转弯半径大于转弯路段对应的最大允许转弯半径，则控制车辆降速运行以使降速后的车速对应的最小允许转弯半径小于最大允许转弯半径；根据降速后的车速获取每个转向轮的目标转向信息；根据目标转向信息控制每个转向轮转向以控制车辆转向。

也就是说，在根据最小允许转弯半径控制每个转向轮时，若最小允许转弯半径小于或等于转弯路段对应的最大允许转弯半径，则可以保持当前车速或降低车速沿该转弯路段允许的转弯半径进行转弯；若最小允许转弯半径大于转弯路段对应的最大允许转弯半径，则保持当前车速转弯的话，容易发生侧翻或甩尾等安全事故，因此需要降低车速，且降速后的车速所对应的最小允许转弯半径小于最大允许转弯半径，然后根据降速后的车速获取每个转向轮的目标转向信息，该目标转向信息可以包括每个转向轮所需的转角大小和转角方向等信息，以通过根据目标转向信息控制每个转向轮转向，从而控制车辆的转向。

需要说明的是，采用本发明实施例的车辆转向控制方法的控制系统可以包括输入模块、主控制器、转向控制器和转向轮检测模块。

其中，输入模块可以包括方向盘输入单元、远程输入/输出单元、操作模式选择单元、转向模式选择单元，以及车辆环境信息、发动机和变速箱状态信息单元等。转向模式选择单元用于选择不同的转向控制模式和转向模式。方向盘输入单元可以将方向盘转角模量和状态模量转化为数值模量，并将数值模量输出至转向主控制器。远程输入/输出单元可以将系统或车辆接收到信号传递至主控制器，并将主控制器处理完的车辆转向状态实时发送至监控中心。主控制器是智能控制的核心部分，该主控制器将接收到的信息以及系统反馈回来的信息，以控制程序设定的计算方法处理，并将各个转向轴、转向轮要达到纯滚动所需的转角换算成控制电压或电流大小的数字信号，输出至转向控制器。转向控制器将接收到的数字信号转换成模拟信号并放大，以控制电控液压比例电磁阀，来驱动转向油缸伸缩，进而达到精确控制转向的目的。转向轮检测模块可以由检测单元和信号处理与转换单元组成。信号处理与转换单元将各个转向轮的转角信号模拟量转换成数字量，并反馈至主控制器。主控制器根据反馈信号控制转向轮进行适当调整。

需要进一步说明的是，主控制器可以分为硬件部分和软件部分。其中，硬件部分可以包括前处理器、后处理器、运算器和编程控制器，前处理器把接收到的转向控制模式、转向模式、方向盘转角、各个转向轮的转角大小及方向的信号通过编译转换为运算器或编程控制器可接受的信号，并将其输出至运算器或编程控制器，运算器或编程控制器通过运算后，把运算结果(各个轮瞬时所需转角的信息)输出至后处理器，后处理器通过编译将信号转换为转向控制器可接受的信号并输出至转向控制器。而软件部分即控制程序，该控制程序是整个转向控制系统的核心，当运算器或编程控制器接收到方向盘转角数据、转向模式等数据后，会通过设定的运算公式，计算出每个转向轮对应的转角。具体来说，为了使车辆转向接近理想状态，每个转向轮的转角可以最大程度满足纯滚动所需的阿克曼转向条件，以减少滑移，避免磨损轮胎。

在具体示例中，如图6所示，车辆在转向时，若不考虑轮胎的侧向偏离，为了满足全部转向轮绕同一瞬时转向中心旋转，其内转向轮和外转向轮的理想转角关系可以由阿克曼公式得出，其中，θ₀为外转向轮转角，θ₁为内转向轮转角，K为两转向主销中心线与地面交点间的距离，L为轴距。由此，通过在行驶过程中实时采集、检测、反馈转向轮的状态，并对转向轮状态进行实时调整，实现了对转向轮的精准控制，最大程度满足了纯滚动所需的阿克曼转向条件，从而能够减少滑移，减少轮胎磨损，提高行车的安全性。

由上述可见，根据本发明实施例的车辆转向控制方法，通过接收转向控制模式指令，并通过当转向控制模式指令为自动控制模式指令时，获取车辆的位置信息，以及通过在根据位置信息确定车辆即将到达转弯路段时，获取车辆的车速，并根据车速获取车辆的最小允许转弯半径，以及根据最小允许转弯半径对每个转向轮进行控制以控制车辆转向。由此，不仅能够实现在自动控制模式下对转向轮的精准控制，而且能够减少滑移，减少轮胎磨损，并能够有效防止转弯时发生翻车或甩尾，提高了行车的安全性。

在一个实施例中，该方法还包括：在根据位置信息确定车辆未到达转弯路段时，判断车辆是否偏离车道；若车辆偏离车道，则获取车辆偏离车道的偏离信息，并根据偏离信息获取每个转向轮的目标转向信息；根据目标转向信息控制每个转向轮转向以控制车辆转向，以使车辆保持在车道。

也就是说，当转向模式为自动控制模式时，实时获取位置信息，该位置信息还可以用于判断车辆在未到达转弯路段时是否偏离车道。若车辆偏离车道，则可以结合车道偏离预警系统(Lane Departure Warning System，LDWS)进行自动纠偏，使得车辆保持在车道。这不仅有利于车辆在到达转弯路段前控制沿车道行驶，而且有利于车辆到达转弯路段时实现精确目标转向控制。

在一个实施例中，该方法还包括：当转向控制模式指令为手动控制模式指令或超驰控制模式指令时，获取车辆的转向模式和方向盘转向信息；根据转向模式和方向盘转向信息获取每个转向轮的目标转向信息；根据目标转向信息控制每个转向轮转向以控制车辆转向。

具体来说，当转向控制模式指令为手动控制模式指令或超驰控制模式指令时，可以由驾驶员进一步选择正常行驶模式、小转弯行驶模式、蟹行行驶模式、防甩尾行驶模式、后轴独立行驶模式、中位锁定行驶模式等七种转向模式中的一种进行转向控制。在具体示例中，若驾驶员未进一步选择转向模式，则可以默认采用正常行驶模式控制转向。具体地，在进入手动控制模式或超驰控制模式后，获取车辆当前的转向模式和方向盘的转角大小、转角方向等转向信息，并据此控制车辆按相应的目标转向运行。

在一个实施例中，在根据目标转向信息控制每个转向轮转向以控制车辆转向时，该方法还包括：获取每个转向轮的实际转向信息；根据实际转向信息和目标转向信息获取每个转向轮的转向调整量；根据转向调整量调整目标转向信息。

具体来说，可以通过对应转向轮设置的转角传感器，或者对应转向轮设置的位置传感器实时获取每个转向轮的实际转向信息。在获取实际转向信息后，可以通过主控制器对比实际转向信息与目标转向信息，并根据比较结果对转向轮的转向输出值做出适当调整。具体地，如果转向测量量与转向目标量相同，则保持当前的转向角度；如果转向测量量小于转向目标量，则通过主控制器增大相应的输出量，且差距越大，增加量越大，直至二者相等；如果转向测量量大于转向目标量，则通过主控制器减小相应的输出量，且差距越大，减小量越大，直至二者相等，以使车辆转向接近理想状态。

在一个实施例中，当转向控制模式指令为超驰控制模式指令时，该方法还包括：获取每个转向轮的实际转向信息，并根据实际转向信息获取实际转弯半径，以及获取实际转弯半径对应的最高允许车速；若车速大于最高允许车速，则控制车辆降速运行以使降速后的车速小于等于最高允许车速。

也就是说，在超驰控制模式下，系统可以对转向进行安全操作控制，具体地，在车辆转弯过程中，可以获取每个转向轮的转角方向、转角大小等实际转向信息，并据此获取实际转弯半径，然后计算出该实际转弯半径所对应的最高允许车速，若当前车速大于该最高允许车速，此时容易发生翻车或甩尾等安全事故，则可以控制降低车速，使当前车速小于或等于上述最高允许车速，以提高行车的安全性。

在一个实施例中，当转向控制模式指令为超驰控制模式指令时，该方法还包括：当车速大于预设车速阈值或路面附着系数小于系数阈值时，禁止采用预设转向模式中的第一类转向模式控制车辆转向，并采用预设转向模式中的第二类转向模式控制车辆转向，其中，第一类转向模式包括小转弯行驶模式和蟹行行驶模式，第二类转向模式为预设转向模式中除第一类转向模式外的转向模式。

具体来说，当车速较高或路面附着系数较小时，运行转向模式中的小转弯行驶模式和蟹行行驶模式容易引发事故，因此以小转弯行驶模式和蟹行行驶模式为第一类转向模式，并以除小转弯行驶模式和蟹行行驶模式之外的转向模式为第二类转向模式，当车速较高或路面附着系数较小时采用第二类转向模式控制车辆转向，避免采用第一类转向模式控制车辆转向。即使驾驶员前期选择了采用第一类转向模式，在车速较高或路面附着系数较小的情况下也会自动关闭第一类转向模式，改用第二类转向模式控制车辆转向，同时可以向驾驶员发出报警提醒。

进一步地，当转向控制模式指令为超驰控制模式指令时，该方法还包括：获取车辆周围的障碍物信息；在根据障碍物信息确定车辆存在安全风险时，控制车辆降速运行，并根据障碍物信息对每个转向轮进行控制以控制车辆转向。

也就是说，当处于超驰控制模式时，可以获取车辆周围的障碍物信息，该车辆周围的障碍物信息可以包括车辆周围障碍物的距离、位置和类型等，并通过主控制器根据车辆当前的车速和行驶方向判断是否可以避开上述障碍物。若能够避开，则判定不存在安全风险，可以保持车辆原有的车速和行驶方向；若不能避开，则判定存在安全风险，此时会自动降低车速、自动调整转向以避开障碍物，同时还可以向驾驶员发出报警提醒。

可以理解的是，本申请既适用于由驾驶员驾驶的车辆，也适用于无人驾驶车辆。

下面通过两个具体的实施例对本申请作进一步的解释和说明。

图7为根据本发明一个实施例的车辆转向控制系统的结构示意图，参考图7所示，该车辆转向控制系统400可以包括：方向盘401、方向盘转角传感器402、方向机403、转向垂臂404和五个车轴，其中车轴的一端连接有第一转向轮，另一端连接有第二转向轮，此外还包括操作控制面板405、通信及定位模块406、转向控制器407、显示模块408、主控制器409、输入模块410、与转向轮对应设置的转角传感器411-420、转向油泵421、与转向轮对应设置的液压油缸422-431、以及与转向轮对应设置的电控液压比例电磁阀432-441。

驾驶员可以先通过操作控制面板405从手动转向模式、自动转向模式和超驰控制模式中选择一种转向控制模式。

当驾驶员通过操作控制面板405选择手动转向模式时，还可以从正常行驶模式、小转弯行驶模式、蟹行行驶模式、防甩尾行驶模式、后轴独立行驶模式和中位锁定行驶模式七种转向模式中选择一种。若未选择具体的转向模式，则可以自动跳转至正常行驶模式。发动机启动后，驾驶员转动方向盘401，方向盘转角传感器402检测到方向盘401的转角量并实时把信号传输至输入模块410，该输入模块410将此信号通过模/数转换处理后，将其作为输出信号输出至主控制器409，主控制器409通过运算，将每个转向轮的瞬时转角大小和方向的信息传输至转向控制器407，转向控制器407将接收到的这些信息进行编译、数/模转换、信号放大后，以此分别控制转向轮对应的电控液压比例电磁阀432-441，电控液压比例电磁阀432-441得电后动作，以根据电流大小控制流向液压油缸422-431的流量，从而控制液压油缸422-431伸缩的长度和速度，达到控制转向轮转向的目的。

具体地，电控液压比例电磁阀441通过控制一轴左轮液压油缸431的伸缩来控制一轴左轮的转向，电控液压比例电磁阀432通过控制一轴右轮液压油缸422的伸缩来控制一轴右轮的转向，电控液压比例电磁阀440通过控制二轴左轮液压油缸430的伸缩来控制二轴左轮的转向，电控液压比例电磁阀433通过控制二轴右轮液压油缸423的伸缩来控制二轴右轮的转向，电控液压比例电磁阀439通过控制三轴左轮液压油缸429的伸缩来控制三轴左轮的转向，电控液压比例电磁阀434通过控制三轴右轮液压油缸424的伸缩来控制三轴右轮的转向，电控液压比例电磁阀438通过控制四轴左轮液压油缸428的伸缩来控制四轴左轮的转向，电控液压比例电磁阀435通过控制四轴右轮液压油缸425的伸缩来控制四轴右轮的转向，电控液压比例电磁阀437通过控制五轴左轮液压油缸427的伸缩来控制五轴左轮的转向，电控液压比例电磁阀436通过控制五轴右轮液压油缸426的伸缩来控制五轴右轮的转向。与此同时，安装在车桥上的转向轮的转角传感器411-420，实时感测对应转向轮的转向角度，具体地，一轴上的转角传感器420感测一轴左轮转向的角度，一轴上的转角传感器411感测一轴右轮转向的角度，二轴上的转角传感器419感测二轴左轮转向的角度，二轴上的转角传感器412感测二轴右轮转向的角度，三轴上的转角传感器418感测三轴左轮转向的角度，三轴上的转角传感器413感测三轴右轮转向的角度，四轴上的转角传感器417感测四轴左轮转向的角度，四轴上的转角传感器414感测四轴右轮转向的角度，五轴上的转角传感器416感测五轴左轮转向的角度，五轴上的转角传感器415感测五轴右轮转向的角度。输入模块410实时采集这些信号，并对其进行模/数转换编译，输出至主控制器409，主控制器409将这些转角值与控制值进行比较，根据比较结果对每个转向轮的转向控制值做出调整，并输出至转向控制器407，从而控制每个转向轮准确转向或保持原状态，以实现高智能化精准控制整车转向的目的。

当驾驶员通过操作控制面板405选择自动操作模式时，主控制器409可以通过通信及定位模块406获得车辆的位置信息。行驶过程中，主控制器409实时检测每个转向轮的状态，当车辆要到达或接近需转弯的路段时，主控制器409根据车速计算出车辆行驶安全的最小转弯半径，并将运算结果与道路所允许的最大转弯半径比较，当最小转弯半径大于道路所允许的最大转弯半径时，主控制器409向发动机发出信号以降低转速，使得车速对应的最小转弯半径小于道路所允许的最大转弯半径，然后主控制器409通过调用存储的转弯数据，把每个转向轮所需的瞬时转角大小和方向的信息传输至转向控制器407，转向控制器407将接收到的这些信息进行编译、数/模转换、信号放大，然后分别控制转向轮的电控液压比例电磁阀432-441，电控液压比例电磁阀432-441得电后动作，根据电流大小控制液压油缸的流量，来控制液压油缸的伸缩长度和速度，从而控制相应转向轮的转向，达到控制车辆转向目的。与此同时，通过安装在车桥上的转角传感器411-420实时感测对应转向轮的转向角度，具体的，转向轮转角传感器420感测一轴左轮转向的角度，转向轮转角传感器411感测一轴右轮转向的角度，转向轮转角传感器419感测二轴左轮转向的角度，转向轮转角传感器412感测二轴右轮转向的角度，转向轮转角传感器418感测三轴左轮转向的角度，转向轮转角传感器413感测三轴右轮转向的角度，转向轮转角传感器417感测四轴左轮转向的角度，转向轮转角传感器414感测四轴右轮转向的角度，转向轮转角传感器416感测五轴左轮转向的角度，转向轮转角传感器415感测五轴右轮转向的角度。然后通过输入模块410将这些信号进行模/数转换编译后输出至主控制器409，并通过主控制器409把这些转角值与控制值进行比较，根据比较结果对每个转向轮的转向控制值做出调整，并传递至转向控制器407，以准确控制每个转向轮的转向。按照上述方法完成整车转向后，车辆回到直行状态继续行驶。在这个过程中，车辆的转向过程状态还可以通过显示模块408显示在显示屏上。

当驾驶员通过操作控制面板405选择超驰控制模式时，在车辆行驶转向过程中，主控制器409可以根据车辆的运行情况对车辆实施安全操作的控制。具体示例中，可以在三种情况下实施安全操作控制：第一种情况，主控制器409通过实时采集的各个转向轮的转角反馈信号，计算出转弯半径，并调取存储信息对应的此转角下的最高安全车速，将其与当前车速进行对比，当前车速大于最高安全车速时，主控制器409发出降低车速信号，以减小车速至安全车速；第二种情况，当车速较高时，采用第二类转向模式控制车辆转向，避免采用第一类转向模式(如小转弯行驶模式和蟹行行驶模式)控制车辆转向，即使驾驶员前期选择了采用第一类转向模式，在车速较高的情况下也会自动锁死第一类转向模式，改用第二类转向模式控制车辆转向并发出报警提醒；第三种情况，主控制器409获取车辆周围的障碍物信息，根据车辆当前的车速和行驶方向判断是否可以避开上述障碍物，若不能避开，则强制降低车速，自动调整转向，以避开障碍物，同时发出报警提醒。

图8为根据本发明一个具体实施例的车辆转向控制方法的流程图，参考图8所示，该车辆转向控制方法可以包括以下步骤：

步骤S501：选择转向控制模式：选择自动转向模式，或者选择手动转向模式并调用手动转向模式，或者选择超驰控制模式并调用超驰控制模式，然后执行步骤S502。

步骤S502：判断是否到达预转向路段，若是，则执行步骤S503；若否，则执行步骤S504。

步骤S503：判断车速是否满足最大允许转弯直径，若是，则调用转弯程序，控制车辆进行转弯，并执行步骤S505；若否，则降低车速行驶，直至车速满足最大允许转弯直径。

步骤S504：判断车辆是否偏离车道，若是，则调用纠偏模块对车辆进行纠偏；若否，则返回步骤S502。

步骤S505：判断是否到达预定地点，若是，则结束流程；若否，则返回步骤S502。

应该理解的是，虽然图5和图8的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图5和图8中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

综上所述，根据本发明实施例的车辆转向控制方法，通过接收转向控制模式指令，并通过当转向控制模式指令为自动控制模式指令时，获取车辆的位置信息，以及通过在根据位置信息确定车辆即将到达转弯路段时，获取车辆的车速，并根据车速获取车辆的最小允许转弯半径，以及根据最小允许转弯半径对每个转向轮进行控制以控制车辆转向。由此，不仅能够实现在自动控制模式下对转向轮的精准控制，而且能够减少滑移，减少轮胎磨损，并能够有效防止转弯时发生翻车或甩尾，提高了行车的安全性。

图9为根据本发明一个实施例的车辆转向控制系统的结构框图。参考图9所示，车辆包括多个车轴，每个车轴上连接有多个转向轮，多个转向轮同步转向或独立转向，该车辆转向控制系统600包括输入模块601、通信及定位模块602和主控制模块603。

其中，输入模块601用于接收转向控制模式指令；通信及定位模块602用于当转向控制模式指令为自动控制模式指令时，获取车辆的位置信息；主控制模块603用于在根据位置信息确定车辆即将到达转弯路段时，获取车辆的车速，并根据车速获取车辆的最小允许转弯半径，以及根据最小允许转弯半径对每个转向轮进行控制以控制车辆转向。

在一个实施例中，主控制模块603具体用于：若最小允许转弯半径大于转弯路段对应的最大允许转弯半径，则控制车辆降速运行以使降速后的车速对应的最小允许转弯半径小于最大允许转弯半径；根据降速后的车速获取每个转向轮的目标转向信息；根据目标转向信息控制每个转向轮转向以控制车辆转向。

在一个实施例中，通信及定位模块602还用于：在根据位置信息确定车辆未到达转弯路段时，判断车辆是否偏离车道；若车辆偏离车道，则获取车辆偏离车道的偏离信息，并根据偏离信息获取每个转向轮的目标转向信息；根据目标转向信息控制每个转向轮转向以控制车辆转向，以使车辆保持在车道。

在一个实施例中，主控制模块603还用于：当转向控制模式指令为手动控制模式指令或超驰控制模式指令时，获取车辆的转向模式和方向盘转向信息；根据转向模式和方向盘转向信息获取每个转向轮的目标转向信息；根据目标转向信息控制每个转向轮转向以控制车辆转向。

在一个实施例中，主控制模块603还用于：获取每个转向轮的实际转向信息；根据实际转向信息和目标转向信息获取每个转向轮的转向调整量；根据转向调整量调整目标转向信息。

在一个实施例中，主控制模块603还用于：获取每个转向轮的实际转向信息，并根据实际转向信息获取实际转弯半径，以及获取实际转弯半径对应的最高允许车速；若车速大于最高允许车速，则控制车辆降速运行以使降速后的车速小于等于最高允许车速。

在一个实施例中，主控制模块603还用于：当车速大于预设车速阈值或路面附着系数小于系数阈值时，禁止采用预设转向模式中的第一类转向模式控制车辆转向，并采用预设转向模式中的第二类转向模式控制车辆转向，其中，第一类转向模式包括小转弯行驶模式和蟹行行驶模式，第二类转向模式为预设转向模式中除第一类转向模式外的转向模式。

在一个实施例中，主控制模块603还用于：获取车辆周围的障碍物信息；在根据障碍物信息确定车辆存在安全风险时，控制车辆降速运行，并根据障碍物信息对每个转向轮进行控制以控制车辆转向。

需要说明的是，关于本申请中车辆转向控制系统的描述，请参考本申请中关于车辆转向控制方法的描述，具体这里不再赘述。

根据本发明实施例的车辆转向控制系统，通过输入模块接收转向控制模式指令，并通过通信及定位模块当转向控制模式指令为自动控制模式指令时，获取车辆的位置信息，以及通过主控制模块在根据位置信息确定车辆即将到达转弯路段时，获取车辆的车速，并根据车速获取车辆的最小允许转弯半径，以及根据最小允许转弯半径对每个转向轮进行控制以控制车辆转向。由此，不仅能够实现在自动控制模式下对转向轮的精准控制，而且能够减少滑移，减少轮胎磨损，并能够有效防止转弯时发生翻车或甩尾，提高了行车的安全性。

图10为根据本发明一个实施例的车辆的结构框图。参考图10所示，该车辆700包括：存储器701、处理器702及存储在存储器701上并可在处理器702上运行的车辆转向控制程序，处理器702执行程序时，实现上述的车辆转向控制方法。

根据本发明实施例的车辆，通过接收转向控制模式指令，并通过当转向控制模式指令为自动控制模式指令时，获取车辆的位置信息，以及通过在根据位置信息确定车辆即将到达转弯路段时，获取车辆的车速，并根据车速获取车辆的最小允许转弯半径，以及根据最小允许转弯半径对每个转向轮进行控制以控制车辆转向。由此，不仅能够实现在自动控制模式下对转向轮的精准控制，而且能够减少滑移，减少轮胎磨损，并能够有效防止转弯时发生翻车或甩尾，提高了行车的安全性。

需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种车辆转向控制方法，其特征在于，所述车辆包括多个车轴，每个所述车轴上连接有多个转向轮，所述多个转向轮同步转向或独立转向，所述方法包括：

接收转向控制模式指令；

当所述转向控制模式指令为自动控制模式指令时，获取所述车辆的位置信息；

在根据所述位置信息确定所述车辆即将到达转弯路段时，获取所述车辆的车速，并根据所述车速获取所述车辆的最小允许转弯半径，以及根据所述最小允许转弯半径对每个所述转向轮进行控制以控制所述车辆转向。

2.根据权利要求1所述的车辆转向控制方法，其特征在于，所述根据所述最小允许转弯半径对每个所述转向轮进行控制以控制所述车辆转向，包括：

若所述最小允许转弯半径大于所述转弯路段对应的最大允许转弯半径，则控制所述车辆降速运行以使降速后的车速对应的最小允许转弯半径小于所述最大允许转弯半径；

根据所述降速后的车速获取每个所述转向轮的目标转向信息；

根据所述目标转向信息控制每个所述转向轮转向以控制所述车辆转向。

3.根据权利要求1所述的车辆转向控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在根据所述位置信息确定所述车辆未到达转弯路段时，判断所述车辆是否偏离车道；

若所述车辆偏离所述车道，则获取所述车辆偏离所述车道的偏离信息，并根据所述偏离信息获取每个所述转向轮的目标转向信息；

根据所述目标转向信息控制每个所述转向轮转向以控制所述车辆转向，以使所述车辆保持在所述车道。

4.根据权利要求1所述的车辆转向控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述转向控制模式指令为手动控制模式指令或超驰控制模式指令时，获取所述车辆的转向模式和方向盘转向信息；

根据所述转向模式和所述方向盘转向信息获取每个所述转向轮的目标转向信息；

根据所述目标转向信息控制每个所述转向轮转向以控制所述车辆转向。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的车辆转向控制方法，其特征在于，在根据所述目标转向信息控制每个所述转向轮转向以控制所述车辆转向时，所述方法还包括：

获取每个所述转向轮的实际转向信息；

根据所述实际转向信息和所述目标转向信息获取每个所述转向轮的转向调整量；

根据所述转向调整量调整所述目标转向信息。

6.根据权利要求4所述的车辆转向控制方法，其特征在于，当所述转向控制模式指令为所述超驰控制模式指令时，所述方法还包括：

获取每个所述转向轮的实际转向信息，并根据所述实际转向信息获取实际转弯半径，以及获取所述实际转弯半径对应的最高允许车速；

若所述车速大于所述最高允许车速，则控制所述车辆降速运行以使降速后的车速小于等于所述最高允许车速。

7.根据权利要求4所述的车辆转向控制方法，其特征在于，当所述转向控制模式指令为所述超驰控制模式指令时，所述方法还包括：

当所述车速大于预设车速阈值或路面附着系数小于系数阈值时，禁止采用预设转向模式中的第一类转向模式控制所述车辆转向，并采用所述预设转向模式中的第二类转向模式控制所述车辆转向，其中，所述第一类转向模式包括小转弯行驶模式和蟹行行驶模式，所述第二类转向模式为所述预设转向模式中除所述第一类转向模式外的转向模式。

8.根据权利要求4所述的车辆转向控制方法，其特征在于，当所述转向控制模式指令为所述超驰控制模式指令时，所述方法还包括：

获取所述车辆周围的障碍物信息；

在根据所述障碍物信息确定所述车辆存在安全风险时，控制所述车辆降速运行，并根据所述障碍物信息对每个所述转向轮进行控制以控制所述车辆转向。

9.一种车辆转向控制系统，其特征在于，所述车辆包括多个车轴，每个所述车轴上连接有多个转向轮，所述多个转向轮同步转向或独立转向，所述系统包括：

输入模块，用于接收转向控制模式指令；

通信及定位模块，用于当所述转向控制模式指令为自动控制模式指令时，获取所述车辆的位置信息；

主控制模块，用于在根据所述位置信息确定所述车辆即将到达转弯路段时，获取所述车辆的车速，并根据所述车速获取所述车辆的最小允许转弯半径，以及根据所述最小允许转弯半径对每个所述转向轮进行控制以控制所述车辆转向。

10.一种车辆，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的车辆转向控制程序，所述处理器执行所述程序时，实现根据权利要求1-8中任一项所述的车辆转向控制方法。