CN115636013A

CN115636013A - 转向控制方法及车辆转向***

Info

Publication number: CN115636013A
Application number: CN202211319297.9A
Authority: CN
Inventors: 崔滔文; 陈翔; 赵进; 瞿元
Original assignee: Chery Automobile Co Ltd
Current assignee: Chery Automobile Co Ltd
Priority date: 2022-10-26
Filing date: 2022-10-26
Publication date: 2023-01-24

Abstract

本公开提供了一种转向控制方法及车辆转向***，涉及车辆转向领域。转向控制方法包括：获取车辆的前进速度u_i；根据前进速度u_i确定车辆当前所处的行驶工况，行驶工况包括低速工况、中速工况和高速工况；若车辆处于低速工况，设定车辆转向***的传动比i_a等于第一目标值；若车辆处于中速工况，车辆转向***的传动比i_a通过公式(1)确定；若车辆处于高速工况，车辆转向***的传动比i_a通过公式(1)确定。本公开实现了车辆在低速下转向灵活，中速和高速下转向稳定的需求，在高速下降低横摆角速度增益与侧向加速度增益，兼顾转向稳定性的同时，保证车辆在高速下具有较好的紧急避险能力。

Description

转向控制方法及车辆转向***

技术领域

本公开涉及车辆转向技术领域，特别涉及一种转向控制方法及车辆转向***。

背景技术

传统汽车转向***通常采用固定传动比进行力矩和转角传递。固定传动比下，选用小传动比方案虽能提升汽车低速时的转向灵敏性，但也会降低高速行驶时的稳定性；大传动比方案则相反，能够提高高速行驶时的稳定性，但会降低低速转向灵敏性能。传统转向***在低速和高速对汽车转向角的控制能力很差，驾驶体验感和安全性难以保证。

对此，相关技术出现了具有变传动比特性的主动转向***：低速时其传动比较小，驾驶者转动小转角即可完成车身方向的大幅度变动，如掉头等，提高汽车转向灵敏度；高速时传动比较大，转向盘小转角输入不会造成汽车行驶方向的大幅度改变，在使汽车具有良好的紧急避险能力，同时，维持汽车的操纵稳定性和行驶安全性能。

但是，变传动比设计多为固定横摆角速度增益或者固定侧向加速度增益，未考虑驾驶员在高速和低速下对于横摆角速度或者侧向加速度感知敏感程度不相同的问题，影响了汽车的转向性能。

发明内容

本公开提供了一种转向控制方法及车辆转向***，能够解决变传动比设计未考虑驾驶员在高速和低速下感知敏感程度不同，影响汽车转向性能的问题。

所述技术方案如下：

一方面，提供了一种转向控制方法，所述转向控制方法包括：

获取车辆的前进速度u_i；

根据所述前进速度u_i确定所述车辆当前所处的行驶工况，所述行驶工况包括低速工况、中速工况和高速工况；

若所述车辆处于所述低速工况，设定车辆转向***的传动比i_a等于第一目标值；

若所述车辆处于所述中速工况，所述车辆转向***的传动比i_a通过公式(1)确定：

若所述车辆处于所述高速工况，所述车辆转向***的传动比i_a通过公式(2)确定：

公式(1)、(2)中，K为稳定性因数，L为车辆的轴距，G_ω为横摆角速度增益，G_a为侧向加速度增益。

在一些实施例中，所述根据所述前进速度u_i确定所述车辆当前所处的行驶工况，所述行驶工况包括低速工况、中速工况和高速工况，包括：

若u_i＜u₁，则确定所述车辆当前处于低速工况；

若u₁≤u_i≤u₂，则确定所述车辆当前处于中速工况；

若u_i＞u₂，则确定所述车辆当前处于高速工况。

在一些实施例中，其中，u₁＝18km/h,u₂＝85km/h。

在一些实施例中，所述公式(1)中横摆角速度增益G_ω通过公式(3)确定：

公式(3)中，G_ω2为u_i＝u₂时的横摆角速度增益，G_ω1为u_i＝u₁时的横摆角速度增益。

在一些实施例中，其中，G_ω2＝0.16s^-1，G_ω1＝0.33s^-1。

在一些实施例中，所述公式(1)中侧向加速度增益G_a通过公式(4)确定：

公式(4)中，G_a2为u_i＝u₂时的侧向加速度增益，G_a1为u_i＝u₁时的侧向加速度增益。

在一些实施例中，其中，G_a2＝6.67，G_a1＝8.54。

在一些实施例中，所述转向控制方法还包括：

若所述车辆处于所述高速工况，所述车辆转向***的传动比i_a还可以通过公式(5)确定：

公式(5)中，G_ω2为u_i＝u₂时的横摆角速度增益，G_a2为u_i＝u₂时的侧向加速度增益。

在一些实施例中，所述第一目标值等于8。

另一方面，提供了一种车辆转向***，所述车辆转向***采用本公开所述的转向控制方法；

所述车辆转向***包括：

信息采集模块，所述信息采集模块用于获取所述车辆的前进速度u_i；

工况判断模块，所述工况判断模块用于根据所述信息采集模块输入的所述前进速度u_i确定所述车辆当前所处的行驶工况；

计算模块，所述计算模块用于根据所述信息采集模块输入的所述前进速度u_i，以及所述工况判断模块确定的行驶工况，计算确定车辆转向***的传动比i_a。

本公开提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本公开的转向控制方法将驾驶员对横摆角速度增益与侧向加速度增益在不同车速下的需求引入转向传动比设计中，低速时驾驶员可以感受到较快的车辆响应，高速时车辆更为稳定，减少驾驶员操纵负担。

横摆角速度增益与侧向加速度增益采取线性变化，使得驾驶员能够更加平顺的适应变传动比引起的车辆操纵性能的变化，提升驾驶员操纵感受。

本公开实现了车辆在低速下转向灵活，中速和高速下转向稳定的需求，在高速下降低横摆角速度增益与侧向加速度增益，兼顾转向稳定性的同时，保证车辆在高速下具有较好的紧急避险能力，防止传动比过大，使得车辆行驶过程中变向时间过长。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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公开的一些实施例，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是本公开实施例提供的转向控制方法的流程示意图；

图2是本公开实施例提供的车辆转向***的结构示意图；

图3是本公开另一实施例提供的转向控制方法的流程示意图；

图4是本公开另一实施例提供的转向控制方法的流程示意图；

图5是本公开实施例提供的转向传动比的变化曲线图；

图6是本公开实施例提供的车辆转向***的结构示意图；

图7是本公开实施例提供的车辆转向控制装置的结构示意图。

图中的附图标记分别表示为：

1、转向盘；2、转向轴；3、路感电机；4、转角传感器；5、转向器；6、电控模块；7、转向力矩传感器；8、车速传感器；9、前轮；

100、信息采集模块；200、工况判断模块；300、计算模块；

400、处理器；500、存储器；600、通信接口；700、总线。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

除非另有定义，本公开实施例所用的所有技术术语均具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。

传统转向***一般通过液压助力或者电动助力***辅助驾驶员实现汽车的转向功能，并通过转向盘反作用力，将车轮及轮胎的运动，受力状况反馈给驾驶员，使得驾驶员在驾驶时能及时方便，准确地掌握汽车的行驶状态，更有效地操控汽车。

对传统的转向***来说,转向***的传动比是固定的,也就是说驾驶员的转向盘输入转角与前轮转角的比值始终是不变的。但理想的转向传动比应根据车速的变化而改变。

车辆转向***经过多年的发展出现了机械转向、液压转向、电子伺服转向、电动助力转向、线控转向和主动转向等，其中主动转向***凭借其变传动比特性可使转向***在不同工况下具有不同的转向特性，更加符合实际需要，提高转向品质。

传动比的设置要使驾驶员给转向盘输入一个转角后，车辆的稳态横摆角速度对转向盘转角的增益要不随车速及转向盘转角的改变而变化，进而在不同车速和侧向加速度下转向盘转角与汽车的前轮转角存在一一对应的关系，这样就可以大大减轻驾驶员补偿操作的负担。

因此，本公开提供了一种转向控制方法，将将驾驶员对横摆角速度增益与侧向加速度增益在不同车速下的需求引入转向传动比设计中，实现了车辆在低速下转向灵活，中速和高速下转向稳定的需求。

本公开的转向控制方法，能够适用于依赖于可变传动比的转向***的车辆，例如为电动车辆、燃油车辆及新能源车辆等等。上述可变传动比的转向***包括但不限于机械式可变传动转向***和电子式可变传动转向***。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

图1是本公开实施例提供的转向控制方法的流程示意图。

一方面，结合图1所示，本实施例提供了一种转向控制方法，转向控制方法包括：

步骤S1，获取车辆的前进速度u_i；

步骤S2，根据前进速度u_i确定车辆当前所处的行驶工况，行驶工况包括低速工况、中速工况和高速工况；

步骤S3，若车辆处于低速工况，设定车辆转向***的传动比i_a等于第一目标值；

步骤S4，若车辆处于中速工况，车辆转向***的传动比i_a通过公式(1)确定：

步骤S5，若车辆处于高速工况，车辆转向***的传动比i_a通过公式(2)确定：

其中，稳定性因数K与车辆本身的结构等有关，例如车辆重心的位置、车辆的轮距等。车辆重心的位置越低，稳定性因数K越大。

车辆的轴距L，是通过车辆同一侧相邻两车轮的中点，并垂直于车辆纵向对称平面的二垂线之间的距离。简单地说，就是汽车前轴中心到后轴中心的距离。轴距对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯半径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。轴距过短会使汽车制动性或操纵稳定性变坏，车身纵向角振动增大，对汽车平顺性不利。

本实施例的转向控制方法将驾驶员对横摆角速度增益与侧向加速度增益在不同车速下的需求引入转向传动比设计中，低速时驾驶员可以感受到较快的车辆响应，高速时车辆更为稳定，减少驾驶员操纵负担。

横摆角速度，是指汽车绕垂直轴的偏转，该偏转的大小代表汽车的稳定程度。如果偏转角速度达到一个阈值，说明汽车发生测滑或者甩尾等危险工况。它主要反应车身整体倾斜状态，可以根据它和转角传感器及四轮轮速传感器信号来独立控制每轮的刹车从而保证车辆的操纵稳定性。

侧向加速度是由于车辆在转弯时产生相应的离心力，前轮提供的抵抗这个离心力的摩擦力，有力和方向，因此产生了侧向加速度。

横摆角速度与侧向加速度都是汽车重要的转向特性，根据横摆角速度增益一致和侧向加速度增益一致都可以得到转向***的理想传动比，单一的通过横摆角速度增益和侧向加速度增益来确定传动比都只能保证其中之一的增益不变。本实施例中横摆角速度增益与侧向加速度增益采取线性变化，使得驾驶员能够更加平顺的适应变传动比引起的车辆操纵性能的变化，提升驾驶员操纵感受。

本实施例实现了车辆在低速下转向灵活，中速和高速下转向稳定的需求，在高速下降低横摆角速度增益与侧向加速度增益，兼顾转向稳定性的同时，保证车辆在高速下具有较好的紧急避险能力，防止传动比过大，使得车辆行驶过程中变向时间过长。

在一些可能的实现方式中，参考图2所示，车辆转向***包括转向盘1(或称方向盘)、转向轴2、路感电机3、转角传感器4、转向器5、电控模块6、转向力矩传感器7，以及车速传感器8。

其中，转向盘1通过转向轴2分别与路感电机3、转角传感器4、转向力矩传感器7、转向器5连接，前轮9与转向器5连接，电控模块6分别与转角传感器4、车速传感器8、转向力矩传感器7、转向器5电性连接。

车速传感器8能够获取车辆的前进速度u_i，并将该前进速度u_i输入到电控模块6，电控模块6利用本公开的转向控制方法，确定当前工况下所需的转向传动比，并控制转向器5进行调整，以实现转向盘1和前轮9之间的转向传动比调节。

在此过程中，路感电机3、转角传感器4、转向力矩传感器7分别与电控模块6通信连接，电控模块6基于转角传感器4、转向力矩传感器7的反馈数据对路感电机3进行控制。

在一些可能的实现方式中，车辆的前进速度u_i通过车速传感器8测量获得，该车速传感器8例如为安装在驱动桥壳或变速器壳内，或者安装在其它转动部位。还可以为安装在车辆外部的光学传感器，依靠外部参考测量车辆的前进速度。

图3是本公开另一实施例提供的转向控制方法的流程示意图。

结合图3所示，在一些实施例中，根据前进速度u_i确定车辆当前所处的行驶工况，行驶工况包括低速工况、中速工况和高速工况，包括：

步骤S21，若u_i＜u₁，则确定车辆当前处于低速工况；

步骤S22，若u₁≤u_i≤u₂，则确定车辆当前处于中速工况；

步骤S23，若u_i＞u₂，则确定车辆当前处于高速工况。

基于车辆前进速度u_i可以实现对车辆的工况的精准把握，从而能够针对不同的工况实现差异化的转向传动比控制，提升驾驶员在不同车速工况下的驾驶体验。

在一些实施例中，其中，u₁＝18km/h,u₂＝85km/h。当u₁、u₂的取值满足上述要求时，据此确定的车辆工况，更符合驾驶员的感知范围，即当车速低于18km/h，或高于85km/h时，驾驶员的感知与其它车速区间具有较为明显的差异体验。

在一些实施例中，公式(1)中横摆角速度增益G_ω通过公式(3)确定：

通过公式(3)确定当前行驶工况下的横摆角速度增益G_ω，能够实现横摆角速度增益的线性变化，使得驾驶员能够更加平顺的适应变传动比引起的车辆操纵性能的变化，提升驾驶员操纵感受。

在一些实施例中，其中，G_ω2＝0.16s^-1，G_ω1＝0.33s^-1，G_ω2为车速达到中速工况的上限时对应的横摆角速度增益，G_ω1为车速达到中速工况的下限时对应的横摆角速度的增益，当两个增益值满足上述取值时，能够较好的反应车辆在当前行驶工况下的横摆角速度情况，充分考虑横摆角速度对转向传动比的影响，确保转向传动比的计算精度。

在一些实施例中，公式(1)中侧向加速度增益G_a通过公式(4)确定：

通过公式(4)确定当前行驶工况下的侧向加速度增益G_a，能够实现侧向加速度增益的线性变化，使得驾驶员能够更加平顺的适应变传动比引起的车辆操纵性能的变化，提升驾驶员操纵感受。

在一些实施例中，其中，G_a2＝6.67，G_a1＝8.54。G_a2为车速达到中速工况的上限时对应的侧向加速度增益，G_a1为车速达到中速工况的下限时对应的侧向加速度增益，当两个增益值满足上述取值时，能够较好的反应车辆在当前行驶工况下的侧向加速度情况，充分考虑侧向加速度对转向传动比的影响，确保转向传动比的计算精度。

图4是本公开另一实施例提供的转向控制方法的流程示意图。

结合图4所示，在一些实施例中，本公开的转向控制方法还包括:

步骤S6,若车辆处于高速工况，车辆转向***的传动比i_a还可以通过公式(5)确定：

本实施例的步骤S5中利用固定值的G_ω2、G_a2计算车辆转向***的传动比i_a，虽然有利于提高计算效率，降低计算难度，但也牺牲了一些计算精度，因此对于某些实施例中，可以采用上述步骤S6，对中速工况的车速对应的横摆角速度和侧向加速度进行精确计算，从而确定使得车辆转向***的传动比i_a更加精确，驾驶员的操作体验更加细腻、顺畅。

在一些实施例中，第一目标值等于8。也即，在车辆的前进速度u_i低于10km/h，车辆处于低速工况时，车辆转向***的传动比i_a为固定值，减轻车辆的运算压力。

参考图5所示，本实施例的转向控制方法中，在车辆处于低速工况时，以固定传动比执行转向控制，当车辆处于中速和高速工况时，以变传动比执行转向控制，实现了车辆在低速下转向灵活，中速和高速下转向稳定的需求，在高速下降低横摆角速度增益与侧向加速度增益，兼顾转向稳定性的同时，保证车辆在高速下具有较好的紧急避险能力，防止传动比过大，使得车辆行驶过程中变向时间过长。

另一方面，本实施例提供了一种车辆转向***，车辆转向***采用本公开的转向控制方法。

本实施例的车辆转向***采用了本公开的转向控制方法，具有本公开的全部技术效果。

结合图6所示，在一些实施例中，车辆转向***包括：信息采集模块100，信息采集模块100用于获取车辆的前进速度u_i；工况判断模块200，工况判断模块200用于根据信息采集模块100输入的前进速度u_i确定车辆当前所处的行驶工况；计算模块300，计算模块300用于根据信息采集模块100输入的前进速度u_i，以及工况判断模块200确定的行驶工况，计算确定车辆转向***的传动比i_a。

利用本实施例提供的车辆转向***，能够实现车辆在低速下转向灵活，中速和高速下转向稳定的需求，兼顾转向稳定性的同时，保证车辆在高速下具有较好的紧急避险能力。

另一方面，本实施例提供了一种车辆转向控制装置，包括处理器400，以及用于存储处理器400可执行指令的存储器500，处理器400被配置为执行本公开提供的转向控制方法。

图7是本发明实施例提供的车辆转向控制装置的结构示意图，该装置可以为计算机设备。参照图7，装置可以包括以下一个或多个组件:处理器400、存储器500、通信接口600和总线700。

处理器400包括一个或者一个以上处理核心，处理器400通过运行软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及信息处理。存储器500和通信接口600通过总线700与处理器400相连。存储器500可用于存储至少一个指令，处理器400用于执行该至少一个指令，以实现上述方法实施例中的各个步骤。

此外，存储器500可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，易失性或非易失性存储设备包括但不限于:磁盘或光盘，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，静态随时存取存储器(SRAM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，可编程只读存储器(PROM)。

在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的非临时性计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器500，上述指令可由转向传动比确定装置的处理器400执行转向传动比确定方法。例如，非临时性计算机可读存储介质可以是ROM、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

在本说明书的描述中，参考术语“某些实施方式”、“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施方式或示例中。

以上所述仅为本公开的实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。