CN117125139A - 一种后轮转向控制方法及系统 - Google Patents

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刘发祥
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Abstract

本发明公开了一种后轮转向控制方法及系统，方法具体包括：实时监测目标车辆的前轮转动方向、前轮转动角度、方向盘转动角度和方向盘转动角速度；判断目标车辆的前轮转动角度是否不大于预设前轮转动角度，方向盘转动角度是否不大于预设方向盘转动角度以及方向盘转动角速度是否不大于预设方向盘转动角速度；若否，则根据目标车辆的车速，控制后轮转动方向；并计算得到后轮转动角度。本发明监测目标车辆的车速大于预设车速，与前轮正向转动增大转弯半径，增强车身稳定性；监测到目标车辆的车速小于预设车速，与前轮反向转动则减小转弯半径，以缩小转弯半径达到小空间转弯的作用。

Description

一种后轮转向控制方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体为一种后轮转向控制方法及系统。
背景技术
目前ESP(电动助力转向系统)技术的成熟能够在一定程度上提高车辆的安全性和操作性，单独的前轮转向可以满足驾驶员的基本需求，但是前轮的转动角度有限，一些车距较长的汽车小区域掉头或汽车高速过弯这种日常场景，单独的前轮转向却不能完美的满足，如当车辆以较高速度过弯时，车辆可能会因速度过快而导致车辆不稳甚至侧翻，又比如当车辆在小空间掉头或转弯时，可能需要多次倒车调整才能完成掉头甚至不具备掉头的条件，因此目前的单独的前轮转向系统对于更加多样化的场景仍然难以满足实际驾驶的需求。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种后轮转向控制方法及系统。
根据本发明的第一方面，提供一种后轮转向控制方法，具体包括以下步骤：
实时监测目标车辆的前轮转动方向、前轮转动角度、方向盘转动角度和方向盘转动角速度；
判断目标车辆的前轮转动角度是否不大于预设前轮转动角度，方向盘转动角度是否不大于预设方向盘转动角度以及方向盘转动角速度是否不大于预设方向盘转动角速度；
若否，则实时监测目标车辆的车速，判断目标车辆的车速是否大于预设车速；
当目标车辆的车速大于预设车速，则控制后轮转动方向与前轮转动方向相同；
当目标车辆的车速不大于预设车速，则控制后轮转动方向与前轮转动方向相反；
根据目标车辆的运行状态和车辆信息计算得到后轮转动角度。
进一步的方案是，所述步骤判断目标车辆的前轮转动角度是否不大于预设前轮转动角度，方向盘转动角度是否不大于预设方向盘转动角度以及方向盘转动角速度是否不大于预设方向盘转动角速度之后包括：
当目标车辆的前轮转动角度不大于预设前轮转动角度，方向盘转动角度不大于预设方向盘转动角度以及方向盘转动角速度不大于预设方向盘转动角速度；
则控制后轮转动角度为0°。
进一步的方案是，所述步骤根据目标车辆的运行状态和车辆信息计算得到后轮转动角度具体包括：
通过公式γ＝artan(V*sin(X)/(mV2/CHF*W))计算得到后轮侧偏角；
其中，V表示车速；
W表示前轮转动的角速度；
m表示车辆质量；
CHF表示车辆前轮的侧偏刚度系数；
X表示前轮的转动角度；
通过公式RT＝arctan(2*L*sin(X)/(L+2*dR*cos(γ)))计算得到后轮转动角度；
其中RT表示后轮转动角度；
L表示整车的轴距；
dR表示后轮轴心到侧偏中心的距离。
进一步的方案是，所述步骤根据目标车辆的运行状态和车辆信息计算得到后轮转动角度之后还包括：
判断计算得到的后轮转动角度是否大于预设角度阈值；
若否，则将计算得到的后轮转动角度转换为扭矩需求指令，以使得后轴扭矩电机执行所述扭矩需求指令。
进一步的方案是，所述步骤判断计算得到的后轮转动角度是否大于预设角度阈值之后还包括：
若是，则将预设角度阈值转换为扭矩需求指令，以使得后轴扭矩执行所述扭矩需求指令。
根据本发明的第二方面，提供一种后轮转向控制系统，具体包括：
监测模块，用于实时监测目标车辆的前轮转动方向、前轮转动角度、方向盘转动角度和方向盘转动角速度；
第一判断模块，用于判断目标车辆的前轮转动角度是否不大于预设前轮转动角度，方向盘转动角度是否不大于预设方向盘转动角度以及方向盘转动角速度是否不大于预设方向盘转动角速度；
第二判断模块，当前轮转动角度大于预设前轮转动角度或者方向盘转动角度大于预设方向盘转动角度或者方向盘转动角速度大于预设方向盘转动角速度，用于实时监测目标车辆的车速，判断目标车辆的车速是否大于预设车速；
第一控制模块，当目标车辆的车速大于预设车速，用于控制后轮转动方向与前轮转动方向相同；
第二控制模块，当目标车辆的车速不大于预设车速，用于控制后轮转动方向与前轮转动方向相反；
计算模块，用于根据目标车辆的运行状态和车辆信息计算得到后轮转动角度。
进一步的方案是，所述第一判断模块之后包括：
第三控制模块，当目标车辆的前轮转动角度不大于预设前轮转动角度，方向盘转动角度不大于预设方向盘转动角度以及方向盘转动角速度不大于预设方向盘转动角速度，用于控制后轮转动角度为0°。
进一步的方案是，所述计算模块具体用于：
通过公式γ＝artan(V*sin(X)/(mV2/CHF*W))计算得到后轮侧偏角；
其中，V表示车速；
W表示前轮转动的角速度；
m表示车辆质量；
CHF表示车辆前轮的侧偏刚度系数；
X表示前轮的转动角度；
通过公式RT＝arctan(2*L*sin(X)/(L+2*dR*cos(γ)))计算得到后轮转动角度；
其中RT表示后轮转动角度；
L表示整车的轴距；
dR表示后轮轴心到侧偏中心的距离。
根据本发明的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如上任意一项所述方法的步骤。
根据本发明的第四方面，提供一种汽车，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上任意一项所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明的车辆在行驶过程中转弯时，方向盘发生转动，ESP通过方向盘转角传感器监测得到方向盘转动角度，再根据车速传感器和轮速传感器检测得到的车速和轮速调节前轮转动的角度以增加车辆稳定性。此时RWS(汽车后轮转向系统)根据车速、方向盘转动角度以及前轮转角传感器发送的前轮转动角度计算后轮转动的方向以及转动角度来配合车辆进行转向调整；监测目标车辆的车速大于预设车速，控制后轮转动方向与前轮转动方向相同，与前轮正向转动增大转弯半径，增强车身稳定性；监测到目标车辆的车速小于预设车速，控制后轮转动方向与前轮转动方向相反，与前轮反向转动则减小转弯半径，以缩小转弯半径达到小空间转弯的作用；此外，本发明将汽车行驶过程简化为一个线性模型计算，将车辆运动简化为平面运动，计算得到后轮侧偏角，再根据后轮侧偏角计算得到后轮转动角度，在保证计算结果精度满足要求的情况下，简化了计算过程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种后轮转向控制方法流程示意图；
图2为本发明实施例所提供的一种后轮转向控制系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
请参阅图1，本发明提供一种后轮转向控制方法，具体包括以下步骤：
步骤S1、实时监测目标车辆的前轮转动方向、前轮转动角度、方向盘转动角度和方向盘转动角速度；
具体的，ESP(电动助力转向系统)根据方向盘转角传感器监测方向盘转动角度，并进一步计算得到方向盘转动角速度；此外，车轮转向角度传感器监测前轮转动方向和前轮转动角度，并基于前轮转动角度计算得到前轮转动角速度。
步骤S2、判断目标车辆的前轮转动角度是否不大于预设前轮转动角度，方向盘转动角度是否不大于预设方向盘转动角度以及方向盘转动角速度是否不大于预设方向盘转动角速度；
具体的，判断目标车辆的前轮转动角度是否满足XT≤X0，方向盘转动角度是否满足βT≤β0且方向盘转动角速度是否满足WT≤W0，其中X0为预设前轮转动角度，β0为预设方向盘转动角度，W0为预设方向盘转动角速度。若上述条件均满足，则控制后轮转动角度为0，即此时后轮转向装置不作用。若上述条件没有都满足的话，则执行步骤S3。
步骤S3、实时监测目标车辆的车速，判断目标车辆的车速是否大于预设车速；
具体的，既可以通过车速传感器监测到目标车辆的车速，又可以通过轮速传感器监测车轮的转速，通过车轮的转速换算得到目标车辆的车速；获取到目标车辆的车速后，则进一步判断目标车辆的车速是否大于预设车速，若监测到目标车辆的车速大于预设车速，则执行步骤S4，若否，则执行步骤S5；
步骤S4、控制后轮转动方向与前轮转动方向相同；
步骤S5、控制后轮转动方向与前轮转动方向相反；
需要说明的是，监测到目标车辆车速大于预设车速，控制后轮转动方向与前轮转动方向相同，与前轮正向转动增大转弯半径，增强车身稳定性；监测到目标车辆的车速小于预设车速，控制后轮转动方向与前轮转动方向相反，与前轮反向转动则减小转弯半径，以缩小转弯半径达到小空间转弯的作用。
步骤S6、根据目标车辆的运行状态和车辆信息计算得到后轮转动角度；
具体的，本发明将汽车行驶过程简化为一个线性模型计算，将车辆运动简化为平面运动，在保证计算结果精度满足要求的情况下，简化计算过程，通过公式γ＝artan(V*sin(X)/(mV2/CHF*W))计算得到后轮侧偏角；
其中，V表示车速；
W表示前轮转动的角速度；
m表示车辆质量；
CHF表示车辆前轮的侧偏刚度系数；
X表示前轮的转动角度；
通过公式RT＝arctan(2*L*sin(X)/(L+2*dR*cos(γ)))计算得到后轮转动角度；
其中RT表示后轮转动角度；
L表示整车的轴距；
dR表示后轮轴心到侧偏中心的距离。
步骤S7、判断计算得到的后轮转动角度是否大于预设角度阈值；
计算得到后轮转动角度后，判断计算得到的后轮转动角度是否大于预设角度阈值；
若否，则执行步骤S8，若是，则将预设角度阈值转换为扭矩需求指令，以使得后轴扭矩执行预设角度阈值对应的所述扭矩需求指令，从而限定后轮转动角度的范围。
步骤S8、将计算得到的后轮转动角度转换为扭矩需求指令，以使得后轴扭矩电机执行所述扭矩需求指令。
综上，本发明的车辆在行驶过程中转弯时，方向盘发生转动，ESP通过方向盘转角传感器监测得到方向盘转动角度，再根据车速传感器和轮速传感器检测得到的车速和轮速调节前轮转动的角度以增加车辆稳定性。此时RWS(汽车后轮转向系统)根据车速、方向盘转动角度以及前轮转角传感器发送的前轮转动角度计算后轮转动的方向以及转动角度来配合车辆进行转向调整；监测目标车辆的车速大于预设车速，控制后轮转动方向与前轮转动方向相同，与前轮正向转动增大转弯半径，增强车身稳定性；监测到目标车辆的车速小于预设车速，控制后轮转动方向与前轮转动方向相反，与前轮反向转动则减小转弯半径，以缩小转弯半径达到小空间转弯的作用；此外，本发明将汽车行驶过程简化为一个线性模型计算，将车辆运动简化为平面运动，计算得到后轮侧偏角，再根据后轮侧偏角计算得到后轮转动角度，在保证计算结果精度满足要求的情况下，简化了计算过程。
实施例2
请参阅图2，本发明提供一种后轮转向控制系统，具体包括：
监测模块，用于实时监测目标车辆的前轮转动方向、前轮转动角度、方向盘转动角度和方向盘转动角速度；
第一判断模块，用于判断目标车辆的前轮转动角度是否不大于预设前轮转动角度，方向盘转动角度是否不大于预设方向盘转动角度以及方向盘转动角速度是否不大于预设方向盘转动角速度；
第二判断模块，当前轮转动角度大于预设前轮转动角度或者方向盘转动角度大于预设方向盘转动角度或者方向盘转动角速度大于预设方向盘转动角速度，用于实时监测目标车辆的车速，判断目标车辆的车速是否大于预设车速；
第一控制模块，当目标车辆的车速大于预设车速，用于控制后轮转动方向与前轮转动方向相同；
第二控制模块，当目标车辆的车速不大于预设车速，用于控制后轮转动方向与前轮转动方向相反；
计算模块，用于根据目标车辆的运行状态和车辆信息计算得到后轮转动角度。
可选的，所述第一判断模块之后包括：
第三控制模块，当目标车辆的前轮转动角度不大于预设前轮转动角度，方向盘转动角度不大于预设方向盘转动角度以及方向盘转动角速度不大于预设方向盘转动角速度，用于控制后轮转动角度为0°。
可选的，所述计算模块具体用于：
通过公式γ＝artan(V*sin(X)/(mV2/CHF*W))计算得到后轮侧偏角；
其中，V表示车速；
W表示前轮转动的角速度；
m表示车辆质量；
CHF表示车辆前轮的侧偏刚度系数；
X表示前轮的转动角度；
通过公式RT＝arctan(2*L*sin(X)/(L+2*dR*cos(γ)))计算得到后轮转动角度；
其中RT表示后轮转动角度；
L表示整车的轴距；
dR表示后轮轴心到侧偏中心的距离。
可选的，所述计算模块之后还包括：
第三判断模块，用于判断计算得到的后轮转动角度是否大于预设角度阈值；
第一执行模块，当计算得到的后轮转动角度不大于预设角度阈值，则将计算得到的后轮转动角度转换为扭矩需求指令，以使得后轴扭矩电机执行所述扭矩需求指令。
可选的，所述第三判断模块之后包括：
第二执行模块，当计算得到的后轮转动角度大于预设角度阈值，用于将预设角度阈值转换为扭矩需求指令，以使得后轴扭矩执行所述扭矩需求指令。
实施例3
本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现如实施例1任意一项所述方法的步骤。
实施例4
本发明提供一种汽车，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如实施例1任意一项所述方法的步骤。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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。
显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或者特性可以包含在本实施例申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或是备选的实施例。本领域技术人员可以显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种后轮转向控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
实时监测目标车辆的前轮转动方向、前轮转动角度、方向盘转动角度和方向盘转动角速度；
判断目标车辆的前轮转动角度是否不大于预设前轮转动角度，方向盘转动角度是否不大于预设方向盘转动角度以及方向盘转动角速度是否不大于预设方向盘转动角速度；
若否，则实时监测目标车辆的车速，判断目标车辆的车速是否大于预设车速；
当目标车辆的车速大于预设车速，则控制后轮转动方向与前轮转动方向相同；
当目标车辆的车速不大于预设车速，则控制后轮转动方向与前轮转动方向相反；
根据目标车辆的运行状态和车辆信息计算得到后轮转动角度。
2.根据权利要求1所述的一种后轮转向控制方法，其特征在于，所述步骤判断目标车辆的前轮转动角度是否不大于预设前轮转动角度，方向盘转动角度是否不大于预设方向盘转动角度以及方向盘转动角速度是否不大于预设方向盘转动角速度之后包括：
当目标车辆的前轮转动角度不大于预设前轮转动角度，方向盘转动角度不大于预设方向盘转动角度以及方向盘转动角速度不大于预设方向盘转动角速度；
则控制后轮转动角度为0°。
3.根据权利要求1所述的一种后轮转向控制方法，其特征在于，所述步骤根据目标车辆的运行状态和车辆信息计算得到后轮转动角度具体包括：
通过公式γ＝artan(V*sin(X)/(mV2/CHF*W))计算得到后轮侧偏角；
其中，V表示车速；
W表示前轮转动的角速度；
m表示车辆质量；
CHF表示车辆前轮的侧偏刚度系数；
X表示前轮的转动角度；
通过公式RT＝arctan(2*L*sin(X)/(L+2*dR*cos(γ)))计算得到后轮转动角度；
其中RT表示后轮转动角度；
L表示整车的轴距；
dR表示后轮轴心到侧偏中心的距离。
4.根据权利要求1或3所述的一种后轮转向控制方法，其特征在于，所述步骤根据目标车辆的运行状态和车辆信息计算得到后轮转动角度之后还包括：
判断计算得到的后轮转动角度是否大于预设角度阈值；
若否，则将计算得到的后轮转动角度转换为扭矩需求指令，以使得后轴扭矩电机执行所述扭矩需求指令。
5.根据权利要求4所述的一种后轮转向控制方法，其特征在于，所述步骤判断计算得到的后轮转动角度是否大于预设角度阈值之后还包括：
若是，则将预设角度阈值转换为扭矩需求指令，以使得后轴扭矩执行所述扭矩需求指令。
6.一种后轮转向控制系统，其特征在于，具体包括：
监测模块，用于实时监测目标车辆的前轮转动方向、前轮转动角度、方向盘转动角度和方向盘转动角速度；
第一判断模块，用于判断目标车辆的前轮转动角度是否不大于预设前轮转动角度，方向盘转动角度是否不大于预设方向盘转动角度以及方向盘转动角速度是否不大于预设方向盘转动角速度；
第二判断模块，当前轮转动角度大于预设前轮转动角度或者方向盘转动角度大于预设方向盘转动角度或者方向盘转动角速度大于预设方向盘转动角速度，用于实时监测目标车辆的车速，判断目标车辆的车速是否大于预设车速；
第一控制模块，当目标车辆的车速大于预设车速，用于控制后轮转动方向与前轮转动方向相同；
第二控制模块，当目标车辆的车速不大于预设车速，用于控制后轮转动方向与前轮转动方向相反；
计算模块，用于根据目标车辆的运行状态和车辆信息计算得到后轮转动角度。
7.根据权利要求6所述的一种后轮转向控制系统，其特征在于，所述第一判断模块之后包括：
第三控制模块，当目标车辆的前轮转动角度不大于预设前轮转动角度，方向盘转动角度不大于预设方向盘转动角度以及方向盘转动角速度不大于预设方向盘转动角速度，用于控制后轮转动角度为0°。
8.根据权利要求6所述的一种后轮转向控制系统，其特征在于，所述计算模块具体用于：
通过公式γ＝artan(V*sin(X)/(mV2/CHF*W))计算得到后轮侧偏角；
其中，V表示车速；
W表示前轮转动的角速度；
m表示车辆质量；
CHF表示车辆前轮的侧偏刚度系数；
X表示前轮的转动角度；
通过公式RT＝arctan(2*L*sin(X)/(L+2*dR*cos(γ)))计算得到后轮转动角度；
其中RT表示后轮转动角度；
L表示整车的轴距；
dR表示后轮轴心到侧偏中心的距离。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1-5任意一项所述方法的步骤。
10.一种汽车，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5任意一项所述方法的步骤。
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