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用于后轮转向的转向控制方法及系统

阅读:875发布:2023-01-25

专利汇可以提供用于后轮转向的转向控制方法及系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本公开提供一种用于后轮转向的转向控制方法及系统,其通过基于车辆的行驶状态控制后轮而改善车辆的行驶 稳定性 和 偏航 响应性。方法与系统:接收车辆速度和前轮转向 角 并且计算后轮同相/反相控制量;估算车辆行驶时的轮胎滑移角,从而使得以同相控制后轮;通过将与轮胎滑移角估算值成比例的控制权重反映至后轮同相控制量而计算最终的后轮转向控制值;并且基于最终的后轮转向控制值使后轮转向。,下面是用于后轮转向的转向控制方法及系统专利的具体信息内容。

1.一种用于后轮转向的转向控制方法,所述方法包括以下步骤:
计算步骤,其中,控制器接收车辆速度和前轮转向并且计算后轮同相控制量/反相控制量;
估算步骤,其中,所述控制器基于表示车辆行驶时的所述车辆的行驶状态的因素估算轮胎滑移角,从而使得以同相控制所述后轮;
补偿步骤,其中,所述控制器通过将与所述轮胎滑移角估算值成比例的控制权重反映至所述后轮同相控制量而计算最终的后轮转向控制值;以及
后轮控制步骤,其中,所述控制器通过基于所述最终的后轮转向控制值控制后轮转向致动器而使所述后轮转向。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述估算步骤包括:
接收车辆速度、前轮转向角/后轮转向角、偏航率、纵向加速度、以及横向加速度的步骤;
使用输入的因素计算并且估算车身的横向滑移角的步骤;以及
使用所述因素及所述车身的横向滑移角估算值计算并且估算轮胎滑移角的步骤。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述补偿步骤包括:
根据所述轮胎滑移角估算值确定控制权重的步骤;和
通过将所述后轮同相控制量与所述控制权重相乘而计算最终后轮转向控制值的步骤。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述控制权重是满足0<控制权重≤1的值并且被确定为与所述轮胎滑移角估算值成比例。
5.一种用于后轮转向的转向控制方法,所述方法包括以下步骤:
计算步骤,其中,控制器接收车辆速度和前轮转向角并且计算后轮同相控制量/反相控制量;
估算步骤,其中,所述控制器基于表示车辆的行驶状态的因素估算轮胎滑移角;
补偿步骤,其中,所述控制器通过将与轮胎滑移角估算值成比例的控制权重反映至所述后轮同相控制量而计算最终的后轮转向控制值;以及
后轮控制步骤,其中,所述控制器通过基于所述最终的后轮转向控制值控制后轮转向致动器而使所述后轮转向。
6.一种用于后轮转向的转向控制系统,所述系统包括:
同相/反相控制量计算器,接收车辆速度和前轮转向角并且计算后轮同相控制量/反相控制量;
车辆状态估算器,基于表示车辆行驶时的所述车辆的行驶状态的因素估算轮胎滑移角,从而使得以同相控制所述后轮;以及
后轮转向控制器,通过将与轮胎滑移角估算值成比例的控制权重反映至所述后轮同相控制量而计算最终的后轮转向控制值并且通过基于所述最终的后轮转向控制值控制后轮转向致动器而使所述后轮转向。
7.根据权利要求6所述的系统,其中,所述车辆状态估算器包括:
横向滑移角估算器,接收车辆速度、前轮/后轮转向角、偏航率、纵向加速度以及横向加速度,并且使用输入的因素计算和估算车身的横向滑移角;和
轮胎滑移角估算器,使用所述因素及所述车身的横向滑移角估算值计算并且估算轮胎滑移角。
8.根据权利要求6所述的系统,进一步包括根据所述轮胎滑移角估算值确定控制权重的分配控制器,
其中,所述后轮转向控制器通过将所述后轮同相控制量与所述控制权重相乘而计算最终的后轮转向控制值。

说明书全文

用于后轮转向的转向控制方法及系统

技术领域

[0001] 本公开涉及一种用于后轮转向的转向控制方法与系统,方法与系统通过考虑车辆的行驶状态控制后轮而改善车辆的行驶稳定性偏航响应性。

背景技术

[0002] 与2轮转向(2WS)相比较,其中,使用前轮和后轮执行转向的4轮转向(4WS)能够减小转向半径并且显著改善转向稳定性。
[0003] 相应地,4WS通过以低速、与前轮的转向的方向相反的反相控制后轮的转向角而减小转向半径,并通过以高速、与前轮的转向角的方向相同的同相控制后轮的转向角而改善转向稳定性。
[0004] 然而,当使后轮以高速同相转向时,通过抑制车身发生横向滑移可以增加行驶稳定性,但是,后轮与前轮在同一方向上转向,因此,偏航响应性劣化并且回拐能(turn-in ability)对应地下降。
[0005] 根据驾驶员执行的转向状态的、减小同相控制量或延迟同相控制的控制功能被添加以解决此问题,但是,在该方法中,仅通过驾驶员的转向输入执行控制,因此,不能实现适合于车辆的行驶状态的控制。
[0006] 上面作为本公开的相关技术提供的描述仅有助于理解本公开的背景并且不应被视为包括在本领域技术人员已知的相关技术中。发明内容
[0007] 为了解决现有技术中的上述问题,提出了本公开,并且本公开的一方面是提供一种用于后轮转向的转向控制方法和系统,方法与系统通过考虑车辆的行驶状态控制后轮而改善车辆的行驶稳定性和偏航响应性。
[0008] 鉴于上述方面,根据本公开的用于后轮转向的转向控制方法可以包括:计算步骤,其中,控制器接收车辆速度和前轮转向角并且计算后轮同相/反相控制量;估算步骤,其中,控制器基于表示车辆行驶时的车辆的行驶状态的因素估算轮胎滑移角,从而使得以同相控制后轮;补偿步骤,其中,控制器通过将与轮胎滑移角估算值成比例的控制权重反映至后轮同相控制量而计算最终的后轮转向控制值;以及后轮控制步骤,其中,控制器通过基于最终的后轮转向控制值控制后轮转向致动器而使后轮转向。
[0009] 估算步骤可以包括:接收车辆速度、前轮/后轮转向角、偏航率、纵向加速度、以及横向加速度的步骤;使用输入因素计算并且估算车身的横向滑移角的步骤;以及使用所述因素及车身的横向滑移角估算值计算并且估算轮胎滑移角的步骤。
[0010] 补偿步骤可以包括:根据轮胎滑移角估算值确定控制权重的步骤;和通过将后轮同相控制量与控制权重相乘而计算最终的后轮转向控制值的步骤。
[0011] 控制权重可以是满足0<控制权重≤1的值并且可以被确定为与所估算的轮胎滑移角成比例。
[0012] 本公开的另一方面是提供一种用于后轮转向的转向控制方法,方法包括:计算步骤,其中,控制器接收车辆速度和前轮转向角并且计算后轮同相/反相控制量;估算步骤,其中,控制器基于表示车辆的行驶状态的因素估算轮胎滑移角;补偿步骤,其中,控制器通过将与轮胎滑移角估算值成比例的控制权重反映至后轮同相控制量而计算最终的后轮转向控制值;以及后轮控制步骤,其中,控制器通过基于最终的后轮转向控制值控制后轮转向致动器而使后轮转向。
[0013] 本公开的另一方面提供一种用于后轮转向的转向控制系统,系统包括:同相/反相控制量计算器,接收车辆速度和前轮转向角并且计算后轮同相/反相控制量;车辆状态估算器,基于表示车辆行驶时的车辆的行驶状态的因素估算轮胎滑移角,从而使得以同相控制后轮;以及后轮转向控制器,通过将与轮胎滑移角估算值成比例的控制权重反映至后轮同相控制量而计算最终的后轮转向控制值并且通过基于最终的后轮转向控制值控制后轮转向致动器而使后轮转向。
[0014] 车辆状态估算器可以包括:横向滑移角估算器,其接收车辆速度、前轮/后轮转向角、偏航率、纵向加速度以及横向加速度,并且使用输入的因素计算和估算车身的横向滑移角;和轮胎滑移角估算器,其使用所述因素及车身的横向滑移角估算值计算并且估算轮胎滑移角。
[0015] 系统可以进一步包括根据轮胎滑移角估算值确定控制权重的分配控制器,后轮转向控制器可以通过将后轮同相控制量与控制权重相乘而计算最终的后轮转向控制值。
[0016] 根据本公开,通过在车辆以高速行驶时减小其中轮胎滑移角较小的区域的后轮同相控制量而提高偏航响应性,并且通过增加其中轮胎滑移角较大的区域的后轮同相控制量而提高行驶稳定性。因此,通过根据车辆的行驶状态适当地控制后轮可以改善车辆的行驶性能。附图说明
[0017] 从结合所附附图进行的下列细节描述中,本公开的上述及其他方面、特征、以及优点将更为显而易见,其中:
[0018] 图1是示意性示出根据本公开的用于后轮转向的转向控制系统的配置的示图;
[0019] 图2是示出根据本公开的用于计算横向滑移角和轮胎滑移角的等式中的变量的含义的示图;
[0020] 图3是示出根据本公开的与轮胎滑移角一致的稳定性控制权重的示图;以及[0021] 图4是顺次示出根据本公开的后轮转向过程的流程图

具体实施方式

[0022] 下面参考所附附图对本公开的示例性实施方式进行详细描述。
[0023] 在广义上,用于本公开的后轮转向的转向控制系统包括同相/反相控制量计算器1、车辆状态估算器3、后轮转向控制器11、以及后轮转向致动器13。
[0024] 参考图1对本公开进行详细描述。首先,同相/反相控制量计算器1接收车辆速度和前轮转向角并且基于所接收的车辆速度和前轮转向角计算后轮同相/反相控制量。
[0025] 例如,可以通过车辆速度传感器接收车辆速度并且可以通过转向系统的转向角传感器接收前轮转向角。在低速时以反相控制后轮并且在高速时以同相控制后轮,并且与前轮转向角成比例地计算同相/反相控制量的量值。
[0026] 当以同相控制车辆的后轮时,车辆状态估算器3基于表示车辆的行驶状态的因素估算轮胎滑移角。
[0027] 即,当车辆以高速行驶时,以同相控制后轮与前轮,并且在这个过程中,计算并且估算轮胎的滑移角。
[0028] 后轮转向控制器11通过将与所估算的轮胎滑移角成比例的控制权重反映至后轮同相控制量而计算最终的后轮转向控制值。进一步地,通过基于所计算的最终后轮转向控制值控制后轮转向致动器13而使后轮转向。
[0029] 即,当轮胎滑移角较小时,确定在一定程度上确保了车辆的稳定性,并且后轮同相控制量减小,由此能够提高偏航响应性。相反,当轮胎滑移角较大时,确定车辆的稳定性不足,并且后轮同相控制量增加,由此能够提高行驶稳定性。
[0030] 相应地,当车辆以高度行驶时,通过根据车辆的行驶状态控制后轮可以提高偏航响应性或改善行驶稳定性。
[0031] 车辆状态估算器3包括估算横向滑移角的横向滑移角估算器5和计算轮胎滑移角的轮胎滑移角估算器7。
[0032] 首先,横向滑移角估算器5接收车辆速度、前轮/后轮转向角、偏航率、纵向加速度以及横向加速度并且使用输入的因素计算和估算车身的横向滑移角。因素通过能够对它们进行测量的传感器来测量并且测量的信号可以被输入至横向滑移角估算器5。
[0033] 轮胎滑移角估算器7能够使用所述因素及车身的横向滑移角估算值计算并且估算轮胎滑移角。
[0034] 可以通过下列等式(1)计算横向滑移角并且图2中示出了等式(1)中的变量的含义。
[0035]
[0036] 能够将p1~p4表达为下列等式(2)。
[0037]
[0038] 在图2未示出的变量中,g是由重力产生的加速度,h是车辆的重心的高度,ax是纵向加速度,ay是横向加速度,并且Kt是转向不足梯度(understeer gradient)。
[0039] 仅供参考,在上述等式中,为了确保横向滑移角估算器5的适当性能,可以通过最优化技术确定h、lf、以及Kt。即,可以通过将实际测量的横向滑移角与使用等式计算的横向滑移角进行比较来确定最佳h、lf、以及Kt,并且这些参数可以在控制器实际被配置之前确定并且然后可以由控制器这些参数。
[0040] 可以使用通过横向滑移角估算器5计算的横向滑移角估算值获得轮胎滑移角,并且可以通过下列等式(3)计算前轮与后轮的轮胎滑移角并且通过将轮胎滑移角平均化获得轮胎滑移角估算值。
[0041]
[0042] 仅供参考,从汽车动力学的关系推导出等式(3),并且可以使用其他方法或通过将等式进行变形而构想的等式来估算轮胎滑移角。
[0043] 本公开中的系统进一步包括根据轮胎滑移角估算值确定控制权重的分配控制器9。
[0044] 后轮转向控制器11通过将后轮同相控制量与控制权重相乘而计算最终的后轮转向控制值。
[0045] 根据确定控制权重的方法,将轮胎滑移角估算值输入至分配控制器9中并且分配控制器9基于输入的轮胎滑移角估算值确定稳定性控制权重。
[0046] 如图3中所示,控制权重被示出为随着轮胎滑移角的增加而从0连续增加至1的曲线形状,并且可以将该曲线表达成下列等式(4)的S型(Sigmoid)函数。
[0047]
[0048] 等式(4)中的参数a是改变函数的斜率且改变控制量的增加速度的参数,并且参数b是在x轴方向上移动函数且改变控制起始时间点的参数。
[0049] 在图3中,X轴表示轮胎滑移角并且Y轴表示稳定性控制权重。
[0050] 同时,根据本公开的用于后轮转向的转向控制方法能够应用于高速形式,其中,后轮以同相被控制,并且转向控制方法包括计算步骤、估算步骤、补偿步骤以及后轮控制步骤。
[0051] 参考图1,首先,在通过同相/反相控制量计算器1进行的计算步骤中,控制器接收车辆速度和前轮转向角并且计算后轮同相/反相控制量。
[0052] 在通过车辆状态估算器3进行的估算步骤中,控制器基于表示车辆行驶时的车辆的行驶状态的因素估算轮胎滑移角,从而使得以同相控制后轮。
[0053] 例如,控制器接收车辆的速度、前轮/后轮的转向角、偏航率、纵向加速度以及横向加速度,并且使用输入因素计算和估算车身的横向滑移角。进一步地,控制器使用所述因素及车身的横向滑移角估算值计算和估算轮胎滑移角。
[0054] 在补偿步骤中,控制器通过将与轮胎滑移角估算值成比例的控制权重反映至后轮同相控制量而计算最终的后轮转向控制值。
[0055] 例如,控制器根据轮胎滑移角估算值确定控制权重并且通过将后轮同相控制量与控制权重相乘而计算最终的后轮转向控制值。
[0056] 控制权重是满足0<控制权重≤1的值并且能够与轮胎滑移角估算值成比例地确定。
[0057] 在后轮控制步骤中,控制器通过基于最终的后轮转向控制值控制后轮转向致动器13而使后轮转向。
[0058] 控制器可以是后轮转向控制器11,后轮转向控制器11控制后轮并且使后轮转向并且能够通过设置在后轮转向控制器11中的同相/反相控制量计算器1、车辆状态估算器3、以及分配控制器9执行步骤。
[0059] 根据另一实施方式,本公开的用于后轮转向的转向控制方法不仅可以应用于车辆以高速行驶(其中,后轮以同相控制)时,而且还可以应用于车辆以低速行驶(其中,后轮以反相控制)时。
[0060] 为此,方法可以包括:计算步骤,其中,控制器接收车辆速度和前轮转向角并且计算后轮同相控制量;估算步骤,其中,控制器基于表示车辆的行驶状态的因素估算轮胎滑移角;补偿步骤,其中,控制器通过将与轮胎滑移角估算值成比例的控制权重反映至后轮同相控制量而计算最终的后轮转向控制值;以及后轮控制步骤,其中,控制器通过基于最终的后轮转向控制值控制后轮转向致动器13而使后轮转向。
[0061] 参考图4顺次描述根据本公开的用于后轮的转向控制过程。与车辆速度和前轮转向角一起测量后轮转向角、偏航率、纵向加速度、以及横向加速度(S10),与用于控制后轮。
[0062] 接着,确定车辆是否以高速行驶(其中,后轮以同相控制)(S20)并且作为确定结果,当后轮以同相控制时,计算车身的横向滑移角估算值(S30)。
[0063] 使用横向滑移角估算值计算轮胎滑移角估算值(S40)。
[0064] 接着,基于轮胎滑移角估算值确定稳定性控制权重,其中,控制权重随着轮胎滑移角估算值变小而增加,并且控制权重随着轮胎滑移角估算值变大而减小(S50)。
[0065] 接着,通过将各个车辆速度的后轮同相控制量与控制权重相乘而计算最终的后轮转向控制值(S60)。
[0066] 进一步地,通过基于最终的后轮转向控制值操作后轮转向致动器而控制后轮并且使后轮转向(S70)。
[0067] 然而,当作为步骤20的结果以反相控制后轮时,确定各个车辆速度的后轮同相控制量作为最终的后轮转向控制值,而不反映控制权重(S80)并且能够基于所确定的最终后轮转向控制值控制后轮并且使后轮转向。
[0068] 如上所述,根据本公开,通过在车辆以高速行驶时减小其中轮胎滑移角较小的区域中的后轮同相控制量而提高偏航响应性,并且通过增加其中轮胎滑移角较大的区域中的后轮同相控制量而提高行驶稳定性。
[0069] 相应地,当车辆以高速行驶时,通过根据车辆的行驶状态适当地控制后轮可以提高偏航响应性或改善车辆的行驶稳定性。
[0070] 另一方面,尽管参考细节实施方式描述了本公开,然而,对本领域技术人员显而易见的是,在不背离本公开的范围的情况下,可以通过各种方式改变并且改造本公开,并且应注意,权利要求书中包括改变和改造。
[0071] 尽管上面已经讨论了多个示例性方面,然而,本领域技术人员应当认识到,所公开特征的更进一步的改造、置换、添加、以及其子组合仍是可能的。因此,下列所附权利要求及下面引进的权利要求旨在被解释为包括落在其真实实质和范围内的所有该等改造、置换、添加、以及子组合。
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