CN117842180A - 一种前后轮线控转向的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种前后轮线控转向的控制方法及系统，涉及车辆转向控制技术领域，所述前后轮线控转向的控制系统包括：前轮转向系统和后轮转向系统，所述前后轮线控转向的控制方法以车速、前轮转向输入、后轮转向故障前的转向状态为参数，当后轮转向出现故障时，对前后轮线控转向执行合适的控制策略，前轮执行控制补偿的方式提升故障时的可控度，补偿由于后轮转向进入安全状态后执行缓慢回中或锁死策略带来的侧向加速度变化，减小车辆跑偏幅度，提高可控度，使非冗余后轮转向可满足整车功能安全要求，降低成本。

Description

一种前后轮线控转向的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及车辆转向控制技术领域，具体涉及一种前后轮线控转向的控制方法及系统。

背景技术

随着智能底盘兴起，前轮线控转向逐渐成为行业的发展趋势，而后轮转向装置一般也是线控系统。无论前轮线控转向，还是后轮线控转向，由于都是用控制器驱动电机执行转向，因此都涉及功能安全问题。前轮线控转向，功能安全等级一般最高可达ASIL-D，但对于后轮线控转向，由于智能驾驶等级的不同、预设场景的不同，功能安全等级从QM至ASIL-D不等，对应的硬件架构也从非冗余到全冗余不等。后轮线控转向的功能安全等级主要决定于，当后轮线控转向出现故障时车辆的可控度。如果能够提升可控度以降低功能安全等级，使非冗余的后轮线控转向即满足功能安全要求，就可以节省大量成本。

目前，后轮转向系统一般为独立控制，为使后轮转向满足功能安全要求，现有技术方案一般采用全冗余方案，或选择半冗余方案搭配合适的后轮转向控制方法提升可控度。文献(CN202210100236)公开了一种后轮转向控制方法、装置、设备和介质，通过获取当前车辆转向盘转角和侧向加速度，判断后轮转向执行原位锁死或缓慢回中策略，这种策略在一定程度上能够提高可控度，但存在以下问题：仅对后轮转向系统进行控制优化，可控度提升效果有限，部分场景下无法降低其功能安全完整性等级；侧向加速度在实车上是不稳定的，它受路面、转向盘瞬时转速、胎压、四轮定位参数等多种因素影响，因此控制方法存在失效风险，若采用全冗余方案，则成本相对较高。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，构思了一种前后轮线控转向的控制方法及系统，以车速、前轮转向输入、后轮转向故障前的转向状态为参数，用可标定值确定前轮输出目标的方法。

实现本发明采用的技术方案之一是：一种前后轮线控转向的控制系统，其特征是，它包括：前轮转向系统和后轮转向系统，所述的前轮转向系统包括：整车信息获取模块、前轮转向系统控制模块、前轮转角传感器、前轮位移传感器和前轮驱动电机，所述的前轮转角传感器和前轮位移传感器分别与前轮转向系统控制模块通讯连接，所述的整车信息获取模块与前轮转向系统控制模块通讯连接，所述的前轮转向系统控制模块与前轮驱动电机电连接；所述的后轮转向系统包括：后轮转向系统控制模块、后轮转角传感器、后轮位移传感器和后轮驱动电机，所述的后轮转角传感器和后轮位移传感器分别与后轮转向系统控制模块通讯连接，所述的后轮转向系统控制模块与后轮驱动电机电连接，所述的前轮转向系统控制模块与后轮转向系统控制模块通讯连接。

优选地，所述的前轮驱动电机和后轮驱动电机为铝镍钴永磁直流电机。

优选地，所述的前轮位移传感器或后轮位移传感器包括：铁心、衔铁、初级线圈和次级线圈。

实现本发明采用的技术方案之二是：一种前后轮线控转向的控制方法，其特征是，包括以下步骤：

1)当后轮转向系统发生安全故障时，所述的后轮转向系统执行缓慢回正或锁死策略；

2)所述的后轮转向系统控制模块向前轮转向系统控制模块发送故障前后轮位移传感器信息；

3)整车信息获取模块向前轮转向系统控制模块发送车速信息，前轮转角传感器向前轮转向系统控制模块发送转向盘转角信息；

4)所述的前轮转向系统控制模块将转向盘转角信息、前轮位移传感器信息、车速信息输入整车控制模型，得出前前轮驱动电机目标位移；

5)所述前轮转向系统控制模块将步骤4)中得到的所述前轮驱动电机目标位移传输至前轮转向驱动电机，所述前轮转向驱动电机依据所述前轮驱动电机目标位移输出。

进一步，在步骤2)中，所述的故障前后轮位移传感器信息为规定时间内的后轮位移传感器当前位置相对于零位的方向和位移。

本发明一种前后轮线控转向的控制方法及系统的有益效果体现在：

一种前后轮线控转向的控制方法及系统，适用于前后轮均采用线控转向的乘用车，以车速、前轮转向输入、后轮转向故障前的转向状态为参数，当后轮转向出现故障时，对前后轮线控转向执行合适的控制策略，前轮执行控制补偿的方式提升故障时的可控度，补偿由于后轮转向进入安全状态后执行缓慢回中或锁死策略带来的侧向加速度变化，减小车辆跑偏幅度，提高可控度，使非冗余后轮转向可满足整车功能安全要求，降低成本。

附图说明

图1是一种前后轮线控转向的控制方法流程图；

图2是一种前后轮线控转向的控制系统结构框图；

图3是一种前轮转向系统基础位移与方向盘转角、车速关系图；

图4是位移传感器相对于零位的方向和位移关系图。

具体实施方式

以下结合附图1～4和具体实施方式，对本发明作进一步详细说明，为使实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，此处所描述的具体实方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的范围。

如附图2所示，一种前后轮线控转向的控制系统，它包括：前轮转向系统和后轮转向系统，所述的前轮转向系统包括：整车信息获取模块、前轮转向系统控制模块、前轮转角传感器、前轮位移传感器和前轮驱动电机，所述的前轮位移传感器或后轮位移传感器包括：铁心、衔铁、初级线圈和次级线圈；所述的前轮驱动电机和后轮驱动电机为铝镍钴永磁直流电机，所述的前轮转角传感器和前轮位移传感器分别与前轮转向系统控制模块通讯连接，所述的整车信息获取模块与前轮转向系统控制模块通讯连接，所述的前轮转向系统控制模块与前轮驱动电机电连接；所述的后轮转向系统包括：后轮转向系统控制模块、后轮转角传感器、后轮位移传感器和后轮驱动电机，所述的后轮转角传感器和后轮位移传感器分别与后轮转向系统控制模块通讯连接，所述的后轮转向系统控制模块与后轮驱动电机电连接，所述的前轮转向系统控制模块与后轮转向系统控制模块通讯连接。

后轮位移/转角传感器，用于获取后轮转向系统的转向状态；前轮位移/转角传感器，用于获取前轮转向系统的转向状态；整车信息获取模块，用于获取整车车速信息；前轮转向系统控制模块，用于控制前轮转向系统，存储整车控制模型，计算前轮转向系统目标输出；后轮转向系统控制模块，用于控制后轮转向系统，在故障时发出故障报警，并进入安全状态；前轮转向驱动电机，用于驱动前轮转向系统；后轮转向驱动电机，用于驱动后轮转向系统。

如附图1所示，一种前后轮线控转向的控制方法，包括以下步骤：

1)当后轮转向系统发生安全故障时，所述的后轮转向系统执行缓慢回正或锁死策略；

2)所述的后轮转向系统控制模块向前轮转向系统控制模块发送故障前后轮位移传感器信息；

3)整车信息获取模块向前轮转向系统控制模块发送车速信息，前轮转角传感器向前轮转向系统控制模块发送转向盘转角信息；

4)所述的前轮转向系统控制模块将转向盘转角信息、前轮位移传感器信息、车速信息输入整车控制模型，得出前前轮驱动电机目标位移；

5)所述前轮转向系统控制模块将步骤4)中得到的所述前轮驱动电机目标位移传输至前轮转向驱动电机，所述前轮转向驱动电机依据所述前轮驱动电机目标位移输出。

实施例：

一种前后轮线控转向的控制方法，具体包括：：

S1、在后轮转向系统发生安全故障时，后轮转向系统在规定时间内执行缓慢回正或锁死策略；在本实施例中，后轮转向系统在发生安全故障后50ms内进入安全状态，执行锁死策略。

S2、后轮转向系统控制模块向前轮转向系统控制模块发送故障前的位移传感器信息；在本实施例中，后轮转向系统控制模块向前轮转向系统控制模块发送发现故障前30ms时，后轮位移传感器相对于零位的方向和位移为+10mm；

S3、整车信息获取模块向前轮转向系统控制模块发送车速信息；前轮转角传感器向前轮转向系统控制模块发送转向盘转角信息；在本实施例中，设当前时刻的车速为40km/h，转向盘转角为10°。

S4、前轮转向系统控制模块将转向盘转角信息、位移传感器信息、车速信息代入整车控制模型，计算当前前轮转向驱动电机目标位移，所述整车控制模型存储于控制器中，在本实施例中，整车控制模型具有可标定值，整车控制模型根据实车特征，调整并使前轮转向系统基础位移与方向盘转角、车速的关系如附图3所示，调整并使前轮转向系统目标位移增益与S2所得故障前30ms时位移传感器相对于零位的方向和位移关系如附图4所示；在本实施例中，代入整车控制模型后，所述前轮转向系统基础位移为0.452，所述前轮转向系统目标位移增益为5，则所述计算当前前轮转向驱动电机目标位移为前轮转向系统基础位移与前轮转向系统目标位移增益的。

S5、前轮转向驱动电机按S4计算的目标位移为目标进行输出，在本实施例中，所述目标位移的值计算为2.26mm

以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和饰也应该视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种前后轮线控转向的控制系统，其特征是，它包括：前轮转向系统和后轮转向系统，所述的前轮转向系统包括：整车信息获取模块、前轮转向系统控制模块、前轮转角传感器、前轮位移传感器和前轮驱动电机，所述的前轮转角传感器和前轮位移传感器分别与前轮转向系统控制模块通讯连接，所述的整车信息获取模块与前轮转向系统控制模块通讯连接，所述的前轮转向系统控制模块与前轮驱动电机电连接；所述的后轮转向系统包括：后轮转向系统控制模块、后轮转角传感器、后轮位移传感器和后轮驱动电机，所述的后轮转角传感器和后轮位移传感器分别与后轮转向系统控制模块通讯连接，所述的后轮转向系统控制模块与后轮驱动电机电连接，所述的前轮转向系统控制模块与后轮转向系统控制模块通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种前后轮线控转向的控制系统，其特征是，所述的前轮驱动电机和后轮驱动电机为铝镍钴永磁直流电机。

3.根据权利要求1所述的一种前后轮线控转向的控制系统，其特征是，所述的前轮位移传感器或后轮位移传感器包括：铁心、衔铁、初级线圈和次级线圈。

4.一种前后轮线控转向的控制方法，其特征是，包括以下步骤：

1)当后轮转向系统发生安全故障时，所述的后轮转向系统执行缓慢回正或锁死策略；

2)所述的后轮转向系统控制模块向前轮转向系统控制模块发送故障前后轮位移传感器信息；

3)整车信息获取模块向前轮转向系统控制模块发送车速信息，前轮转角传感器向前轮转向系统控制模块发送转向盘转角信息；

4)所述的前轮转向系统控制模块将转向盘转角信息、前轮位移传感器信息、车速信息输入整车控制模型，得出前前轮驱动电机目标位移；

5)所述前轮转向系统控制模块将步骤4)中得到的所述前轮驱动电机目标位移传输至前轮转向驱动电机，所述前轮转向驱动电机依据所述前轮驱动电机目标位移输出。

5.根据权利要求4所述的一种前后轮线控转向的控制方法，其特征是，在步骤2)中，所述的故障前后轮位移传感器信息为规定时间内的后轮位移传感器当前位置相对于零位的方向和位移。