CN116923415A - 车辆转向行驶制御装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种车辆转向行驶制御装置及方法，包括：饱和时后轮横向偏移角取得部，由操作状态量及运动状态量，取得在车辆转向中后轮横向力为饱和时的饱和时后轮横向偏移角；实际后轮横向偏移角计算部，由运动状态量计算实际后轮横向偏移角；车体横向偏移角速度计算部，由运动状态量计算车体横向偏移角速度；第一补正量计算部，由车速计算出补正饱和时后轮横向偏移角与实际后轮横向偏移角的比较值的第一补正量；第二补正量计算部，由车速与第一补正量，计算出补正车体横向偏移角速度的第二补正量；目标横摆动量计算部，由饱和时后轮横向偏移角、实际后轮横向偏移角、由第一补正量补正的比较值及由第二补正量补正的车体横向偏移角速度，计算目标横向横摆动量。

Description

车辆转向行驶制御装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种车辆转向行驶制御装置及其方法。
背景技术
近年来，提供对于也考虑了交通参与人中老年人或儿童等处于弱势立场的人的可持续输送系统的存取的努力正在活跃化。为了实现所述目的，通过与车辆的行为稳定性有关的开发而致力于更进一步改善交通的安全性或便利性的研究开发。
针对车辆转向或受到干扰时，需要对车体的姿势进行控制，使车辆可以稳定地行驶。目前的技术是基于目标后轮横向偏移角与推定后轮偏移角的偏差，来计算出目标横摆动量。
在转向中，以后轮横向力几乎饱和的角度作为临界值，并且赋予与该临界值和后轮横向偏移角的差成比例的目标横摆动量时，后轮横向偏移角会反复地增减，可能会产生振动的行为。这可能会造成驾驶员在行驶轨迹的控制产生困难。
在车辆的行为稳定性中，如何解决后轮横向偏移角的振动响应问题是课题。
发明内容
本案为了解决所述课题而以达成抑制后轮横向偏移角的振动响应为目的。而且，进而有助于发展可持续输送系统。
根据本发明的一实施例，提供一种车辆转向行驶制御装置，包括：操作状态检测部，检测车辆的操作状态量；运动状态检测部，检测所述车辆的运动状态量，其中所述运动状态量至少包括车速和横向加速度；饱和时后轮横向偏移角取得部，基于所述操作状态量和所述运动状态量，取得出在所述车辆转向中后轮横向力为饱和时的饱和时后轮横向偏移角，作为临界值；实际后轮横向偏移角计算部，基于所述运动状态量，计算出实际后轮横向偏移角；车体横向偏移角速度计算部，基于所述运动状态量，计算出车体横向偏移角速度；第一补正量计算部，基于所述车速，计算出用以补正所述饱和时后轮横向偏移角与所述实际后轮横向偏移角的比较值的第一补正量；第二补正量计算部，基于所述车速与所述第一补正量，计算出用以补正所述车体横向偏移角速度的第二补正量；以及目标横摆动量计算部，基于所述饱和时后轮横向偏移角、实际后轮横向偏移角、由所述第一补正量所补正的所述比较值以及由所述第二补正量补正的所述车体横向偏移角速度，计算出目标横摆动量。
根据本发明实施例，在上述车辆转向行驶制御装置中，所述目标横摆动量是基于所述比较值、所述车体横向偏移角速度、所述第一补正量以及所述第二补正量，使所述实际后轮横向偏移角为非振动的方式而计算出。
根据本发明实施例，在上述车辆转向行驶制御装置中，所述第一补正量在所述车速小于第一临界值时，设定为第一规定值，在所述车速为所述第一临界值以上时，设定为比所述第一规定值大的第二规定值。根据本发明实施例，在上述车辆转向行驶制御装置中，所述第一补正量基于所述车速与所述比较值而设定，在所述比较值小于第二临界值时，设定为第三规定值，在所述比较值为所述第二临界值以上时，设定为比所述第三规定值大的第四规定值。
根据本发明实施例，在上述车辆转向行驶制御装置中，所述第二补正量在所述车速小于第一临界值时，设定为第一规定值，在所述车速为所述第一临界值以上时，设定为比所述第一规定值大的第二规定值。根据本发明实施例，在上述车辆转向行驶制御装置中，所述第一补正量基于所述车速与所述比较值而设定，在所述比较值小于第二临界值时，设定为第三规定值，在所述比较值为所述第二临界值以上时，设定为比所述第三规定值大的第四规定值。
根据本发明实施例，在上述车辆转向行驶制御装置中，所述运动状态量还包括前后加速度、上下加速度、横摆、侧倾与俯仰。
根据本发明实施例，在上述车辆转向行驶制御装置中，所述第一补正量为比例增益，且所述第二补正量为车辆横向偏移角速度增益。
根据本发明的另一实施例，提供一种车辆转向行驶制御方法，包括：检测车辆的操作状态量；检测所述车辆的运动状态量，其中所述运动状态量至少包括车速和横向加速度；基于所述操作状态量和所述运动状态量，取得在所述车辆转向中后轮横向力为饱和时的饱和时后轮横向偏移角，作为临界值；基于所述运动状态量，计算出实际后轮横向偏移角；基于所述运动状态量，计算出车体横向偏移角速度；基于所述车速，计算出用以补正所述饱和时后轮横向偏移角与所述实际后轮横向偏移角的比较值的第一补正量；基于所述车速与所述第一补正量，计算出用以补正所述车体横向偏移角速度的第二补正量；以及基于所述饱和时后轮横向偏移角、实际后轮横向偏移角、由所述第一补正量所补正的所述比较值以及由所述第二补正量补正的所述车体横向偏移角速度，计算出目标横摆动量。
根据本发明的实施方式，通过使用基于车速计算出的第一补正量与第二补正量来计算出目标横摆动量，可以抑制后轮横向偏移角的振动响应，进而抑制驾驶员在行驶轨迹的控制上产生的困难。
附图说明
图1显示根据本发明实施例的车辆转向行驶制御装置的架构示意图。
图2显示依据本发明实施例和先前技术的控制结果示意图。
图3是显示依据本发明实施例的第一补正量的设定方式。
图4是显示依据本发明实施例的第一补正量的另一设定方式。
图5是显示依据本发明实施例的第二补正量的设定方式。
图6是显示依据本发明实施例的第二补正量的另一设定方式。
图7A显示采用先前技术的控制方式的结果示意图。
图7B显示采用本发明实施例的控制方式的结果示意图。
附图标记说明
10：操作状态检测部
20：运动状态检测部
100：车辆转向行驶制御装置
110：车体横向偏移角推定部
112：后轮横向偏移角计算部
114：后轮横向偏移角临界值计算部
116：车体横向偏移角速度计算部
118：后轮横向偏移角偏差计算部
120：第一补正量计算部
122：第二补正量计算部
124：目标横摆动量计算部
βth：饱和时后轮横向偏移角
βr：实际后轮横向偏移角
βdev：后轮横向偏移角偏差值
车体横向偏移角速度
Gp：第一补正量
GD：第二补正量是
Mz：目标横摆动量
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同组件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1显示根据本发明实施例的车辆转向行驶制御装置的架构示意图。车辆转向行驶制御装置100包括车体横向偏移角推定部110、后轮横向偏移角计算部112、后轮横向偏移角临界值计算部114、车体横向偏移角速度计算部116、后轮横向偏移角偏差计算部118、第一补正量计算部120、第二补正量计算部122以及目标横摆动量计算部124。还有，车辆可以具备ECU单元或者处理器以及存储器等，经架构以执行上述各部的功能。
如图1所示，车辆可以通过操作状态检测部10来检测车辆的操作状态量，例如操舵角。此外，车辆可以通过运动状态检测部20，来检测车辆的运动状态量。运动状态量至少包括车速和横向加速度。另外，运动状态量还可以包括横摆(yaw)、侧倾(roll)、俯仰(pitch)以及前后加速度与上下加速度的感测值等。
在此实施例，车体横向偏移角推定部110可以接收作为操作状态量的操舵角以及作为运动状态量的横摆(yaw)、侧倾(roll)、俯仰(pitch)以及前后加速度与上下加速度的感测值等。车体横向偏移角推定部110经过规定的运算，可以产生车体横向偏移角。
后轮横向偏移角计算部112作为实际后轮横向偏移角计算部，基于运动状态量，计算出实际后轮横向偏移角βr。在此例中，后轮横向偏移角计算部112接收车体横向偏移角推定部110输出的车体横向偏移角，并且接收车速、和横摆、侧倾、俯仰的感测值等，据此计算出实际后轮横向偏移角βr。
后轮横向偏移角临界值计算部114作为饱和时后轮横向偏移角取得部，其可基于操作状态量和运动状态量，计算出在车辆转向中后轮横向力为饱和时的后轮横向偏移角βth，作为临界值βth。例如，如图1所示，后轮横向偏移角临界值计算部114接收了车体横向偏移角和车速等，并据此计算出临界值βth。
还有，临界值βth的设定方法除了上述通过车体横向偏移角和车速等来计算外，也可以是预先保持由每个车速决定的值。
后轮横向偏移角偏差计算部118接收来自后轮横向偏移角计算部112的实际后轮横向偏移角βr以及来自后轮横向偏移角临界值计算部114的临界值βth。据此计算出后轮横向偏移角偏差值βdev，即比较值。在此作为一个范例，后轮横向偏移角偏差值βdev＝βr-βth。还有，只有在后轮横向偏移角βr大于临界值βth(差值为正)时才会反映在后轮横向偏移角偏差值βdev。如果后轮横向偏移角βr不到临界值βth，则偏差值为零，不会输出控制量。
车体横向偏移角速度计算部116是基于运动状态量，计算出车体横向偏移角速度在此例中，车体横向偏移角速度计算部116接收来自车体横向偏移角推定部110的车体横向偏移角、车速、横摆、侧倾、俯仰的感测值、前后加速度、横向加速度与上下加速度的感测值等，计算出车体横向偏移角速度/>
第一补正量计算部120基于车速，计算出第一补正量Gp。第一补正量Gp是用以对后轮横向偏移角βth与实际后轮横向偏移角βr的比较值进行补正。在此例中，第一补正量Gp可为比例增益，通过地图(map)检索的方式来设定第一补正量Gp。关于设定的方式，下文会继续说明。还有，作为第一补正量Gp的比例增益，其计算方式目前一般是通过实车测试所取得的结果。
第二补正量计算部122是基于车速与第一补正量Gp，计算出第二补正量GD。第二补正量GD是用来对车体横向偏移角速度进行补正。在此例中，第二补正量GD可为车体横向偏移角速度增益，通过图检索的方式来设定第二补正量GD。关于设定的方式，下文会继续说明。
作为第二补正量GD的车体横向偏移角速度增益可以通过例如车辆的横摆惯性动量、比例增益、车辆重心与后轴的距离以及车速等等各种参数来进行计算，本发明并没有特别限定要采用何种方式来计算。
目标横摆动量计算部124是基于后轮横向偏移角βth、实际后轮横向偏移角βr、由第一补正量Gp所补正的后轮横向偏移角偏差值(比较值)βdev以及由第二补正量GD补正的车体横向偏移角速度计算出目标横摆动量Mz。
在此例中，目标横摆动量计算部124接收后轮横向偏移角偏差值(比较值)βdev、车体横向偏移角速度第一补正量以及第二补正量，通过规定的运算，生成目标横摆动量Mz。在一个范例中，目标横摆动量Mz可以通过以下的数式(1)来计算，但实际的计算方式并不限于此，设计者可以依据实际状况来进行调整。
生成的目标横摆动量Mz则提供给相应的组件，以对后轮进行制动力与驱动力的控制，调整后轮横向偏移。通过此方式，通过使用基于车速计算出的第一补正量Gp与第二补正量GD来计算出目标横摆动量Mz，可以抑制后轮横向偏移角βr的振动响应。
根据本发明一实施例，目标横摆动量Mz是基于后轮横向偏移角偏差值(比较值)βdev、车体横向偏移角速度第一补正量Gp以及第二补正量GD，使后轮横向偏移角βr为非振动的方式而计算出。图2显示依据本发明实施例和先前技术的控制结果示意图。如图2所示，后轮横向偏移角βr、目标横摆动量Mz、车体横向偏移角的曲线中，曲线I为采用本实施例的控制方式的结果，曲线II为采用先前技术的控制方式的结果，曲线III则是未进行控制的结果。
在后轮横向偏移角βr方面，在未进行任何控制时，从曲线III可以看出，在转向或干扰产生后，后轮横向偏移角βr会逐渐变大，最后会造成车辆的打滑。在先前技术的控制方式下，后轮横向偏移角βr虽然可以控制地较稳定，但是后轮横向偏移角βr的变化却呈现出振动的响应曲线，虽然车辆不会有严重打滑，但是车辆在行驶过程中，后轮横向偏移角会不断地摇摆，可能造成驾驶员在行驶轨迹的控制上产生困难。根据本实施例的控制方式，从曲线I可以明显地看出后轮横向偏移角βr呈现出随着时间的增加也不会有振动式的变化，亦即后轮横向偏移角βr基本上是呈现稳定且几乎不变的状态。
同样地，在目标横摆动量Mz方面，也是有相同的结果，本实施例所计算出来的目标横摆动量Mz的曲线I几乎呈现是一个不随时间改变而改变的固定值。最后，车体横向偏移角的曲线I也是几乎呈现是一个不随时间改变而改变的固定值。因此，根据本实施例的控制方式，在车辆受到干扰或转向时，车辆的行进方向可以被稳定地控制而不会有大幅度的偏移，可以抑制驾驶员在行驶轨迹的控制上产生的困难。
接着说明上述第一补正量Gp与第二补正量GD的设定方式。
图3是显示依据本发明实施例的第一补正量的设定方式。如图3所示，其显示后轮横向偏移角βr的回馈控制的比例增益图，其中横坐标为车速(kph)，纵坐标为比例增益(Nm/rad)。
由图可以知道，随着车速的增加，比例增益也会随着增加。第一补正量Gp的设定方式是通过此图来检索适合的补正量。根据本实施例，将车速与第一临界值做比较，当车速小于第一临界值时，基于图3的图检索出第一规定值，并将第一补正量Gp设定此第一规定值。另外，当车速为此第一临界值以上时，将第一补正量Gp设定为比第一规定值大的第二规定值。
比例增益在低车速(例如，20kph以下)时是低的，在主要使用控制的速度范围时，比例增益是高的，并且比例增益设定为朝向高于该控制的上限车速是减小，例如在140kph成为0的方式。
通过此方式，本实施例可以根据车辆的车速来设定适当的第一补正量Gp，并且使用此第一补正量Gp来计算目标横摆动量Mz。由此，可以抑制后轮横向偏移角βr的振动响应，进而使车辆行驶可以稳定。
图4是显示依据本发明实施例的第一补正量的另一设定方式。图4的地图显示出多组比较值的曲线，亦即后轮横向偏移角偏差值βdev的曲线。同样地，如图4所示，其显示后轮横向偏移角βr的回馈控制的比例增益图，其中横坐标为车速(kph)，纵坐标为比例增益(Nm/rad)。
由图可以知道，随着车速的增加，比例增益也会随着增加，而且随着不同的比较值，也有多组不同的曲线。第一补正量Gp的设定方式是通过此图来检索适合的补正量。根据本实施例，第一补正量Gp是基于车速与后轮横向偏移角偏差值(比较值)βdev而设定。在此实施例中，会将比较值与第二临界值做比较。当比较值小于第二临界值时，第一补正量Gp设定为第三规定值。还有，在比较值为第二临界值以上时，第一补正量Gp设定为比第三规定值大的第四规定值。
同样地，在此实施方式中，比例增益在低车速(例如，20kph以下)时是低的，在主要使用控制的速度范围时，比例增益是高的，并且比例增益设定为朝向高于该控制的上限车速是减小，例如在140kph成为0的方式。
通过此方式，本实施例可以根据车辆的车速与后轮横向偏移角偏差值(比较值)βdev来设定适当的第一补正量Gp，如此可以将第一补正量Gp设定成更适合车辆目前的状态。还有，通过以此第一补正量Gp以及第二补正量GD来计算出目标横摆动量Mz，可以抑制后轮横向偏移角βr的振动响应，进而使车辆行驶可以稳定。
图5是显示依据本发明实施例的第二补正量的设定方式。如图5所示，其显示横向偏移角速度增益的地图，其中横坐标为车速(kph)，纵坐标为横向偏移角速度增益(Nm/(rad/s))。
由图可以知道，随着车速的增加，横向偏移角速度增益也会随着增加。第二补正量GD的设定方式是通过此地图来检索适合的补正量。根据本实施例，将车速与第一临界值做比较，当车速小于第一临界值时，基于图5的地图检索出第一规定值，并将第二补正量GD设定此第一规定值。另外，当车速为此第一临界值以上时，将第二补正量GD设定为比第一规定值大的第二规定值。
在此，横向偏移角速度增益在低车速(例如，20kph以下)时是低的，在主要使用控制的速度范围时，横向偏移角速度增益是高的，并且横向偏移角速度增益设定为朝向高于该控制的上限车速是减小，例如在140kph成为0的方式。
通过此方式，本实施例可以根据车辆的车速来设定适当的第二补正量GD，并且使用此第二补正量GD以及第一补正量Gp来计算目标横摆动量Mz。由此，可以抑制后轮横向偏移角βr的振动响应，进而使车辆行驶可以稳定。
图6是显示依据本发明实施例的第二补正量的另一设定方式。图6的地图显示出多组比较值的曲线，亦即后轮横向偏移角偏差值βdev的曲线。同样地，如图6所示，其显示横向偏移角速度增益地图，其中横坐标为车速(kph)，纵坐标为横向偏移角速度增益(Nm/(rad/s))。
由图可以知道，随着车速的增加，横向偏移角速度增益也会随着增加，而且随着不同的比较值，也有多组不同的曲线。第二补正量GD的设定方式是通过此地图来检索适合的补正量。根据本实施例，第二补正量GD是基于车速与后轮横向偏移角偏差值(比较值)βdev而设定。在此实施例中，会将比较值与第二临界值做比较。当比较值小于第二临界值时，第二补正量GD设定为第三规定值。还有，在比较值为第二临界值以上时，第二补正量GD设定为比第三规定值大的第四规定值。
同样地，在此实施方式中，横向偏移角速度增益在低车速(例如，20kph以下)时是低的，在主要使用控制的速度范围时，横向偏移角速度增益是高的，并且横向偏移角速度增益设定为朝向高于该控制的上限车速是减小，例如在140kph成为0的方式。
通过此方式，本实施例可以根据第一补正量Gp、车辆的车速与后轮横向偏移角偏差值(比较值)βdev来设定适当的第二补正量GD，如此可以将第二补正量GD设定成更适合车辆目前的状态。还有，通过以此第二补正量GD以及第一补正量Gp来计算出目标横摆动量Mz，可以抑制后轮横向偏移角βr的振动响应，进而使车辆行驶可以稳定。
图7A显示采用先前技术的控制方式的结果示意图。如图7A所示，路线1显示没有对车辆V进行控制的车辆转向行驶的状态示意图，路线2为采用先前技术对车辆V进行控制的车辆转向行驶的状态示意图。在没有进行控制时，当有干扰输入时，车辆转向呈现出大幅的偏移而打滑，进而无法正常行驶。
此外，如路线2所示，先前技术是附加了与后轮横向偏移角成比例的横摆动量来进行车辆V的车体控制。通过此方式，相较于没有进行车体控制的情况，车辆V在转向行驶时，虽然车体姿势有受到控制，但是在路线2上车辆V的后轮横向偏移角、车体横向偏移角还是会有振动的情况发生(见图2的角度变化图)。
图7B显示采用本发明实施例的控制方式的结果示意图。如图7B所示，在采用本发的实施例的控制方式时，通过上述的第一补正量Gp与第二补正量GD来产生目标横摆动量Mz，此目标横摆动量Mz可以适当地控制后轮的制动力与驱动力，使车辆稳定地保持在行驶路线上，不会产生大幅的后轮横向偏移角。故，可以有效地抑制后轮横向偏移角的振动响应，进而可以抑制驾驶员在行驶轨迹的控制上产生的困难。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种车辆转向行驶制御装置，其特征在于，包括：
操作状态检测部，检测车辆的操作状态量；
运动状态检测部，检测所述车辆的运动状态量，其中所述运动状态量至少包括车速和横向加速度；
饱和时后轮横向偏移角取得部，基于所述操作状态量和所述运动状态量，计算出在所述车辆转向中后轮横向力为饱和时的饱和时后轮横向偏移角，作为临界值；
实际后轮横向偏移角计算部，基于所述运动状态量，计算出实际后轮横向偏移角；
车体横向偏移角速度计算部，基于所述运动状态量，计算出车体横向偏移角速度；
第一补正量计算部，基于所述车速，计算出用以补正所述饱和时后轮横向偏移角与所述实际后轮横向偏移角的比较值的第一补正量；
第二补正量计算部，基于所述车速与所述第一补正量，计算出用以补正所述车体横向偏移角速度的第二补正量；以及
目标横摆动量计算部，基于所述饱和时后轮横向偏移角、实际后轮横向偏移角、由所述第一补正量所补正的所述比较值以及由所述第二补正量补正的所述车体横向偏移角速度，计算出目标横摆动量。
2.根据权利要求1所述的车辆转向行驶制御装置，其特征在于，
所述目标横摆动量是基于所述比较值、所述车体横向偏移角速度、所述第一补正量以及所述第二补正量，使所述实际后轮横向偏移角为非振动的方式而计算出。
3.根据权利要求1或2所述的车辆转向行驶制御装置，其特征在于，
所述第一补正量在所述车速小于第一临界值时，设定为第一规定值，在所述车速为所述第一临界值以上时，设定为比所述第一规定值大的第二规定值。
4.根据权利要求3所述的车辆转向行驶制御装置，其特征在于，
所述第一补正量基于所述车速与所述比较值而设定，在所述比较值小于第二临界值时，设定为第三规定值，在所述比较值为所述第二临界值以上时，设定为比所述第三规定值大的第四规定值。
5.根据权利要求1或2所述的车辆转向行驶制御装置，其特征在于，
所述第二补正量在所述车速小于第一临界值时，设定为第一规定值，在所述车速为所述第一临界值以上时，设定为比所述第一规定值大的第二规定值。
6.根据权利要求5所述的车辆转向行驶制御装置，其特征在于，
所述第一补正量基于所述车速与所述比较值而设定，在所述比较值小于第二临界值时，设定为第三规定值，在所述比较值为所述第二临界值以上时，设定为比所述第三规定值大的第四规定值。
7.根据权利要求1所述的车辆转向行驶制御装置，其特征在于，
所述运动状态量还包括前后加速度、上下加速度、横摆、侧倾与俯仰。
8.根据权利要求1所述的车辆转向行驶制御装置，其特征在于，
所述第一补正量为比例增益，且所述第二补正量为车辆横向偏移角速度增益。
9.一种车辆转向行驶制御方法，其特征在于，包括：
检测车辆的操作状态量；
检测所述车辆的运动状态量，其中所述运动状态量至少包括车速和横向加速度；
基于所述操作状态量和所述运动状态量，取得出在所述车辆转向中后轮横向力为饱和时的饱和时后轮横向偏移角，作为临界值；
基于所述运动状态量，计算出实际后轮横向偏移角；
基于所述运动状态量，计算出车体横向偏移角速度；
基于所述车速，计算出用以补正所述饱和时后轮横向偏移角与所述实际后轮横向偏移角的比较值的第一补正量；
基于所述车速与所述第一补正量，计算出用以补正所述车体横向偏移角速度的第二补正量，且增加用以补正所述车体横向偏移角速度的所述第二补正量增加；以及
基于所述饱和时后轮横向偏移角、实际后轮横向偏移角、由所述第一补正量所补正的所述比较值以及由所述第二补正量补正的所述车体横向偏移角速度，计算出目标横摆动量。
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