控制四輪轉(zhuǎn)向車(chē)輛的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于控制車(chē)輛的方法。該車(chē)輛包括一對(duì)可轉(zhuǎn)向前輪和一對(duì)可轉(zhuǎn)向后輪。檢測(cè)至少一個(gè)可轉(zhuǎn)向后輪的轉(zhuǎn)向角。根據(jù)檢測(cè)到的轉(zhuǎn)向角和比例因數(shù)來(lái)確定前饋橫向加速度值。響應(yīng)于前饋橫向加速度值來(lái)控制可轉(zhuǎn)向前輪和可轉(zhuǎn)向后輪的運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】控制四輪轉(zhuǎn)向車(chē)輛的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車(chē)輛，包括有助于控制前輪和后輪的轉(zhuǎn)向的控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的四輪轉(zhuǎn)向車(chē)輛包括一對(duì)可轉(zhuǎn)向前輪和一對(duì)可轉(zhuǎn)向后輪。四輪轉(zhuǎn)向車(chē)輛可以配備有穩(wěn)定控制系統(tǒng)。如果車(chē)輛開(kāi)始失去與道路之間的牽引和/或開(kāi)始經(jīng)歷側(cè)滑，那么穩(wěn)定控制系統(tǒng)會(huì)控制可轉(zhuǎn)向前輪以及可轉(zhuǎn)向后輪的運(yùn)行，以減小牽引力損失和/或降低橫向不穩(wěn)定性。穩(wěn)定控制系統(tǒng)可以根據(jù)常規(guī)的前饋橫向加速度值來(lái)控制可轉(zhuǎn)向前輪和可轉(zhuǎn)向后輪的運(yùn)行，該加速度值可提高運(yùn)行過(guò)程中對(duì)可轉(zhuǎn)向車(chē)輪的控制。然而，使用常規(guī)的前饋橫向加速度值可以引起穩(wěn)定控制系統(tǒng)的估計(jì)誤差，特別是在車(chē)輛以較低和/或較高速度的運(yùn)行過(guò)程中。估計(jì)誤差可以導(dǎo)致控制激活不足(control underactivation)和/或控制過(guò)度激活，其對(duì)穩(wěn)定控制系統(tǒng)有效減小牽引力損失和/或降低橫向不穩(wěn)定性的能力產(chǎn)生不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供一種用于控制車(chē)輛的方法。該車(chē)輛包括一對(duì)可轉(zhuǎn)向前輪和一對(duì)可轉(zhuǎn)向后輪。該方法包括:檢測(cè)至少一個(gè)可轉(zhuǎn)向后輪的后輪轉(zhuǎn)向角；以及根據(jù)后輪轉(zhuǎn)向角和比例因數(shù)來(lái)確定前饋橫向加速度值。該方法進(jìn)一步包括:響應(yīng)于前饋橫向加速度值來(lái)控制可轉(zhuǎn)向前輪和可轉(zhuǎn)向后輪的運(yùn)行，該前饋橫向加速度值有利于可轉(zhuǎn)向前輪和可轉(zhuǎn)向后輪的前饋控制。
[0004]根據(jù)另一實(shí)施例，提供一種用于控制車(chē)輛的方法。該車(chē)輛包括一對(duì)可轉(zhuǎn)向前輪和一對(duì)可轉(zhuǎn)向后輪。該方法包括:檢測(cè)至少一個(gè)可轉(zhuǎn)向前輪的前輪轉(zhuǎn)向角；檢測(cè)至少一個(gè)可轉(zhuǎn)向后輪的后輪轉(zhuǎn)向角；以及從后輪轉(zhuǎn)向角和比例因數(shù)確定有效的后輪轉(zhuǎn)向角值。該方法進(jìn)一步包括:確定整體阿克曼角(overall Ackerman angle);以及根據(jù)整體阿克曼角和阿克曼比例因數(shù)來(lái)確定雙阿克曼幾何轉(zhuǎn)向角值。該方法進(jìn)一步包括:根據(jù)前輪轉(zhuǎn)向角、有效的后輪轉(zhuǎn)向角值和雙阿克曼幾何轉(zhuǎn)向角值來(lái)確定前饋橫向加速度值，該前饋橫向加速度值有利于可轉(zhuǎn)向前輪和可轉(zhuǎn)向后輪的前饋控制。該方法還進(jìn)一步包括:響應(yīng)于前饋橫向加速度值來(lái)控制可轉(zhuǎn)向前輪和可轉(zhuǎn)向后輪的運(yùn)行。
[0005]根據(jù)另一實(shí)施例，提供一種用于控制車(chē)輛的方法。該車(chē)輛包括一對(duì)可轉(zhuǎn)向前輪和一對(duì)可轉(zhuǎn)向后輪。該方法包括:檢測(cè)至少一個(gè)可轉(zhuǎn)向前輪的前輪轉(zhuǎn)向角；以及檢測(cè)至少一個(gè)可轉(zhuǎn)向后輪的后輪轉(zhuǎn)向角。該方法進(jìn)一步包括:檢測(cè)車(chē)輛橫擺率；檢測(cè)車(chē)速；根據(jù)車(chē)輛橫擺率來(lái)確定基于橫擺的比例因數(shù)；根據(jù)車(chē)速來(lái)確定基于速度的比例因數(shù)；以及從后輪轉(zhuǎn)向角、基于橫擺的比例因數(shù)和基于速度的比例因數(shù)來(lái)確定有效的后輪轉(zhuǎn)向角值。該方法進(jìn)一步包括:確定整體阿克曼角；以及根據(jù)整體阿克曼角和阿克曼比例因數(shù)來(lái)確定雙阿克曼幾何轉(zhuǎn)向角值。如果車(chē)速高于閾值速度，則該方法進(jìn)一步包括:根據(jù)前輪轉(zhuǎn)向角和有效的后輪轉(zhuǎn)向角來(lái)確定前饋橫向加速度值。如果車(chē)速等于或低于閾值速度，則該方法選擇性地包括:根據(jù)前輪轉(zhuǎn)向角、有效的后輪轉(zhuǎn)向角和雙阿克曼幾何轉(zhuǎn)向角值來(lái)確定前饋橫向加速度值。該方法還進(jìn)一步包括:響應(yīng)于前饋橫向加速度值來(lái)控制可轉(zhuǎn)向前輪和可轉(zhuǎn)向后輪的運(yùn)行，其中前饋橫向加速度值有利于可轉(zhuǎn)向前輪和可轉(zhuǎn)向后輪的前饋控制。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]結(jié)合接下來(lái)的說(shuō)明書(shū)、所附權(quán)利要求書(shū)和附圖將更好地理解各實(shí)施例，其中:
[0007]圖1是描述根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的車(chē)輛的右前透視圖；
[0008]圖2是描述圖1車(chē)輛的傳動(dòng)系的示意圖，其中能夠彼此獨(dú)立轉(zhuǎn)向的后輪以實(shí)線表示異相轉(zhuǎn)向，以虛線表示同相轉(zhuǎn)向；
[0009]圖3是圖1中車(chē)輛的電子穩(wěn)定性控制(ESC)控制器和某些其它部件的框圖；
[0010]圖4是描述基于速度的比例因數(shù)和車(chē)速之間的關(guān)系的圖形；
[0011]圖5是描述基于橫擺的比例因數(shù)和車(chē)輛橫擺率之間的關(guān)系的圖形；
[0012]圖6是描述用于圖1車(chē)輛的前輪和后輪的整體阿克曼角的示意圖；以及
[0013]圖7是描述根據(jù)一個(gè)實(shí)施例由圖3的ESC控制器執(zhí)行的控制程序的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下文中將結(jié)合附圖1-7詳細(xì)地描述各實(shí)施方式，其中在整個(gè)附圖中，相似的附圖標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的元件。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的車(chē)輛20可以包括如圖1所示的汽車(chē),或者任何的各種其它適合的車(chē)輛，例如休閑車(chē)或多用途車(chē)輛。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，車(chē)輛20可以包括四輪轉(zhuǎn)向(例如，4WS或全輪轉(zhuǎn)向AWS)車(chē)輛，其具有可相對(duì)于車(chē)架26轉(zhuǎn)向的前輪22和后輪24。
[0015]如圖1所示，車(chē)輛20可以包括方向盤(pán)28，其可以有助于前后輪22、24的轉(zhuǎn)動(dòng)以使車(chē)輛20轉(zhuǎn)向。在一個(gè)實(shí)施例中，前輪22能夠以齒條和小齒輪型裝置與方向盤(pán)28連接。當(dāng)方向盤(pán)28運(yùn)動(dòng)時(shí)，齒條和小齒輪裝置可以操作以使前輪22轉(zhuǎn)向。后輪24可以與電子致動(dòng)器相關(guān)聯(lián)，該電子致動(dòng)器與方向盤(pán)28電通信且以線驅(qū)動(dòng)型裝置(drive-by-wire typearrangement)加以控制。當(dāng)方向盤(pán)28運(yùn)動(dòng)時(shí)，電子致動(dòng)器可以基于方向盤(pán)28的位置便于后輪24的樞轉(zhuǎn)。將意識(shí)到，前輪22和后輪24能夠以各種合適的可選擇的機(jī)械和/或電裝置中的任一種方式用方向盤(pán)進(jìn)行轉(zhuǎn)向。
[0016]當(dāng)方向盤(pán)28被轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)使車(chē)輛20轉(zhuǎn)向時(shí)，前輪22可以沿著與方向盤(pán)28相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，后輪24可被控制為沿與前輪22相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)(例如，如圖2虛線所示的與前輪22同相)或者沿與前輪22相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)(例如，如圖2實(shí)線所示的與前輪22異相)。在一個(gè)實(shí)施例中，后輪24相對(duì)于前輪22的轉(zhuǎn)動(dòng)方向可根據(jù)車(chē)速有差別地控制。例如，當(dāng)車(chē)輛20低于某一閾值速度行駛時(shí)，例如低于約60公里每小時(shí)(KPH)，后輪24可被控制為與前輪22異相轉(zhuǎn)動(dòng)，這可以有助于實(shí)現(xiàn)比另外的兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)(例如只有兩前輪22轉(zhuǎn)動(dòng))更小的轉(zhuǎn)彎半徑。當(dāng)車(chē)輛20高于某一閾值速度運(yùn)行時(shí)，例如高于約60KPH，后輪24與前輪22的異相轉(zhuǎn)動(dòng)可能危及車(chē)輛20的穩(wěn)定性或者降低轉(zhuǎn)彎過(guò)程中車(chē)輛20的有效轉(zhuǎn)彎。因此，在一些實(shí)施例中，在車(chē)輛20高于某一閾值速度運(yùn)行期間，后輪24可被控制為與前輪22同相轉(zhuǎn)動(dòng)，和/或在其它實(shí)施例中，后輪24有可能根本不轉(zhuǎn)。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)后輪24被控制為與前輪22異相轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，后輪24可以與前輪22同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。但是，在其它實(shí)施例中，當(dāng)后輪24被控制為與前輪22同相轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，有可能直到前輪22到達(dá)預(yù)定角度時(shí)，后輪24才開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。然而，將意識(shí)到，后輪24可以被構(gòu)造成相對(duì)于前輪22以任何各種角度和/或順序轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0018]如圖2所示，車(chē)輛20可以包括傳動(dòng)系30，傳動(dòng)系30包括可操作地連接到前后驅(qū)動(dòng)軸34、36上的變速器32。每個(gè)驅(qū)動(dòng)軸34、36可以與各自的前后差動(dòng)器(differentials) 38、40連接。前后差動(dòng)器38、40以及前后輪22、24可以通過(guò)各自對(duì)的前后半軸42、44連接到一起。發(fā)動(dòng)機(jī)(圖1中示出的45)可以與變速器32連接，并可以向變速器32提供動(dòng)力以便于驅(qū)動(dòng)前輪22中的至少一個(gè)和/或后輪24中的至少一個(gè)。變速器32可運(yùn)行在多個(gè)齒輪之一中，以便于車(chē)輛20以不同的速度有效地運(yùn)行。
[0019]如圖3所示，車(chē)輛20可以包括分別與前輪22和后輪24相關(guān)聯(lián)的前制動(dòng)器46和后制動(dòng)器48。在車(chē)輛20的運(yùn)行過(guò)程中，可以操作前后制動(dòng)器46、48以便于選擇性地停止車(chē)輛20。在一個(gè)實(shí)施例中，前制動(dòng)器46可以包括盤(pán)式制動(dòng)器，后制動(dòng)器48可以包括鼓式制動(dòng)器。在這樣的實(shí)施例中，每個(gè)前輪22可以包括轉(zhuǎn)子，每個(gè)后輪24可以包括制動(dòng)鼓。當(dāng)前制動(dòng)器46被致動(dòng)時(shí)，剎車(chē)鉗(calipers)可以將各自的制動(dòng)片壓靠在各自的轉(zhuǎn)子上，使前輪22停止。當(dāng)后制動(dòng)器48被致動(dòng)時(shí)，制動(dòng)缸可以將各自的制動(dòng)蹄(brake shoes)壓靠在各自的鼓上，使后輪24停止。在另一實(shí)施例中，后制動(dòng)器48可以是盤(pán)式制動(dòng)器。在其它實(shí)施例中，前后制動(dòng)器46、48能夠以各種合適的可選擇裝置中的任一種進(jìn)行構(gòu)造。
[0020]車(chē)輛20可以包括腳致動(dòng)踏板(未示出)或者其它類似的裝置，其有助于前后制動(dòng)器46、48的選擇性手動(dòng)操縱，以停止車(chē)輛20。在一個(gè)實(shí)施例中，前后制動(dòng)器46、48可以是防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)的一部分。當(dāng)駕駛員致動(dòng)腳踏板時(shí)，ABS能夠自動(dòng)地控制前后制動(dòng)器46,48的操作來(lái)使車(chē)輛20減速或停止，同時(shí)防止前后輪22、24在制動(dòng)過(guò)程中失去與道路間的牽引力。
[0021]如圖3所示，車(chē)輛20可以包括ESC控制器50，其構(gòu)造成對(duì)車(chē)輛20的整體穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)和協(xié)助。如果車(chē)輛20開(kāi)始失去與道路間的牽引力和/或開(kāi)始發(fā)生側(cè)滑，那么ESC控制器50能夠控制前后輪22、24的運(yùn)行，以減小牽引損失和/或減小橫向不穩(wěn)定性(例如，有助于車(chē)輛20的有效操控性和穩(wěn)定性控制)。ESC控制器50可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)、動(dòng)力系控制模塊(PCM)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)和/或各種其它合適車(chē)輛控制器中的任一種。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，ESC控制器50可以與前后差動(dòng)器38、40以及前后制動(dòng)器46、48中的每個(gè)連接。ESC控制器50可以構(gòu)造成操縱前后差動(dòng)器38、40中的每一個(gè)和/或前后制動(dòng)器46、48中的每一個(gè)，以在牽引力損失或橫向不穩(wěn)定過(guò)程中控制前后輪22、24的運(yùn)行。例如，當(dāng)前輪22或后輪24中的任一個(gè)開(kāi)始打滑時(shí)，ESC控制器50能自動(dòng)地操縱打滑車(chē)輪的制動(dòng)器，從而降低打滑車(chē)輪的車(chē)輪速度。
[0023]附加地或可選擇的，ESC控制器50能自動(dòng)操縱前后差動(dòng)器38、40，以減小打滑車(chē)輪的扭矩并將其重新分配給非打滑車(chē)輪。在一個(gè)實(shí)施例中，前后差動(dòng)器38、40可以包括限滑型差動(dòng)器。在這樣的實(shí)施例中，前后差動(dòng)器38、40的每一個(gè)可以包括電磁離合器,其可與前后半軸42、44中的每一個(gè)相連。電磁離合器可選擇性地且獨(dú)立地致動(dòng)，以改變前后輪22、24之間的扭矩分配。將意識(shí)到，可設(shè)置各種其它合適的可選擇的有限或可變型差動(dòng)器中的任一種。[0024]當(dāng)車(chē)輛20轉(zhuǎn)彎時(shí)，僅僅控制車(chē)輪打滑還不足以阻止車(chē)輛20偏離其既定路徑(例如失去控制)。因此，當(dāng)車(chē)輛20轉(zhuǎn)彎時(shí)，ESC控制器50可以有助于選擇性地控制前后輪22、24的運(yùn)行，從而減少車(chē)輪打滑以及防止車(chē)輛20偏離其既定路徑。例如，當(dāng)車(chē)輛20在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中開(kāi)始失去控制時(shí)，ESC控制器50可以自動(dòng)操縱制動(dòng)器以及附加地或可選擇地控制前后差動(dòng)器38、40的運(yùn)行，以抵抗失控以及有效地使車(chē)輛20 “轉(zhuǎn)向”返回其既定路徑。
[0025]將意識(shí)到，當(dāng)車(chē)輛20轉(zhuǎn)彎時(shí)，如果前輪22和/或后輪24開(kāi)始失去與道路間的牽引力時(shí)，車(chē)輛20容易轉(zhuǎn)向不足(例如，車(chē)輛20沿著半徑比預(yù)期轉(zhuǎn)彎更大的路徑行駛)或者過(guò)度轉(zhuǎn)向(例如，車(chē)輛20沿著半徑比預(yù)期轉(zhuǎn)彎更小的路徑行駛)。在一個(gè)實(shí)施例中，ESC控制器50可以構(gòu)造成控制前后輪22、24的運(yùn)行，以抵消轉(zhuǎn)彎過(guò)程中車(chē)輛20過(guò)度轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向不足的影響，并將車(chē)輛20保持在其期望路徑上。例如，如果車(chē)輛20在右轉(zhuǎn)期間出現(xiàn)過(guò)度轉(zhuǎn)向，則ESC控制器50可以幫助左前輪的前制動(dòng)器46的操縱，以防止轉(zhuǎn)彎過(guò)程中的過(guò)度轉(zhuǎn)向并保持車(chē)輛20的有效控制。如果車(chē)輛20在右轉(zhuǎn)期間出現(xiàn)轉(zhuǎn)向不足，則ESC控制器50能夠操縱右后輪的后制動(dòng)器48，以阻止轉(zhuǎn)彎過(guò)程中的轉(zhuǎn)向不足并保持車(chē)輛20的有效控制。
[0026]將意識(shí)到，在一些實(shí)施例中，ESC控制器50能夠只控制前后差動(dòng)器38、40的運(yùn)行，或者只控制前后制動(dòng)器46、48的運(yùn)行，而非兩者一起控制。還將意識(shí)到，ESC控制器50能夠采用各種其它合適的車(chē)輛裝置和/或底盤(pán)裝置中的任一種一例如全輪驅(qū)動(dòng)扭矩控制、ESC制動(dòng)控制、轉(zhuǎn)向控制以及主動(dòng)懸架控制系統(tǒng)一來(lái)控制前輪22和/或后輪24的運(yùn)行，以利于車(chē)輛20的有效操控和橫向穩(wěn)定性。
[0027]ESC控制器50可構(gòu)造成使用反饋控制來(lái)控制前后輪22、24的運(yùn)行。在一個(gè)實(shí)施例中，ESC控制器50可以檢測(cè)橫擺率、橫向加速度以及車(chē)輛20的速度。如果車(chē)輛20開(kāi)始發(fā)生車(chē)輪打滑和/或失控，那么ESC控制器50能夠根據(jù)橫擺率、橫向加速度和/或車(chē)輛20的速度來(lái)檢測(cè)車(chē)輪打滑和/或失控，并能夠根據(jù)橫擺率、橫向加速度和/或車(chē)輛20的速度來(lái)調(diào)整前后輪22、24的運(yùn)行，以保持車(chē)輛20受控。例如，當(dāng)車(chē)輪之一開(kāi)始打滑時(shí)，ESC控制器50可以檢測(cè)打滑車(chē)輪速度的改變，并且可以控制前后輪22、24的運(yùn)行來(lái)減小打滑車(chē)輪的速度。如果車(chē)輛開(kāi)始偏離其既定路徑(例如失控)，則ESC控制器50可以檢測(cè)橫向加速度和/或橫擺率的突變，并可以控制前后輪22、24的運(yùn)行來(lái)抵消突變且阻止?fàn)恳龘p失和/或失控。將意識(shí)到，ESC控制器50能夠檢測(cè)并控制車(chē)輛上的有助于前后輪22、24運(yùn)行的反饋控制的各種控制變量中的任一種。
[0028]例如，如圖3所示，ESC控制器50可以與橫向加速度傳感器52連接，橫向加速度傳感器52有助于檢測(cè)車(chē)輛20的橫向加速度。在一個(gè)實(shí)施例中，橫向加速度傳感器52可以包括加速度計(jì)，但是在其它實(shí)施例中，橫向加速度傳感器52可以包括有助于檢測(cè)車(chē)輛橫向加速度的各種其它合適裝置中的任何一種。如圖3所示，ESC控制器50可以與橫擺率傳感器54連接，橫擺率傳感器54有助于檢測(cè)車(chē)輛20的橫擺率。在一個(gè)實(shí)施例中，橫擺率傳感器54可以包括陀螺儀傳感器(例如壓電式或微機(jī)械式)，其檢測(cè)繞垂直軸線的角速度，在其它實(shí)施例中，橫擺率傳感器54可以包括有助于檢測(cè)車(chē)輛橫擺率的各種其它合適裝置中的任何一種。
[0029]如圖3所示，ESC控制器50可以與左前輪速度傳感器56、右前輪速度傳感器58、左后輪速度傳感器60以及右后輪速度傳感器62連接。在一個(gè)實(shí)施例中，車(chē)輪速度傳感器56、58、60和62可以包括布置在靠近相應(yīng)的前后輪22、24之一處的霍爾效應(yīng)型傳感器，以直接獲得車(chē)輪速度數(shù)據(jù)。然而，在其它實(shí)施例中，車(chē)輪速度傳感器56、58、60和62可以是各種其它合適的速度傳感器裝置中的任何一種，例如與前后半軸42、44、變速器、傳遞組件和/或發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的傳感器，其可間接地獲得車(chē)輪速度數(shù)據(jù)。
[0030]將意識(shí)到，ESC控制器50能夠附加地或選擇性地根據(jù)車(chē)輛20上的各種其它傳感器和裝置來(lái)檢測(cè)橫向加速度、橫擺率以及車(chē)輛20的速度。在一些實(shí)施例中，ESC控制器50可以與控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)總線通信，以便于檢測(cè)橫向加速度、橫擺率和/或車(chē)輪速度。
[0031]將意識(shí)到，前后輪22、24的反饋控制可容易出現(xiàn)反饋滯后(與反饋控制相關(guān)聯(lián)的延遲控制響應(yīng))，其可降低在車(chē)輛20的有效操控性和穩(wěn)定性控制方面的ESC控制器50的整體響應(yīng)性。在一個(gè)實(shí)施例中，除了或者代替反饋控制，ESC控制器50可以構(gòu)造成有助于前后輪22、24的前饋控制。在這樣的構(gòu)造中，ESC控制器50能根據(jù)前饋橫向加速度值A(chǔ)y (例如前饋輸入)來(lái)控制前后輪22、24，前饋橫向加速度值A(chǔ)y能預(yù)測(cè)車(chē)輛20的橫向加速度。前饋橫向加速度值A(chǔ)y能夠補(bǔ)充所收集的與橫向加速度有關(guān)的任何實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(例如來(lái)自于橫向加速度傳感器52)，并可以減少反饋延遲且提高例如在轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)輛10的加速期間或者在前后輪22、24之間的扭矩分配期間ESC控制器50的整體響應(yīng)性、精度和/或強(qiáng)健性。來(lái)自前饋橫向加速度值A(chǔ)y的信息在確定車(chē)輛10的其它運(yùn)行參數(shù)如橫擺率時(shí)可以是有用的，可代替使用專用傳感器或者在某些傳感器失效期間使用。來(lái)自前饋橫向加速度值A(chǔ)y的信息可被分配(例如，經(jīng)由CAN總線)以用于其它車(chē)輛控制系統(tǒng)。
[0032]在一個(gè)實(shí)施例中，前饋橫向加速度值A(chǔ)y可以表示為矢量。在這樣的實(shí)施例中，橫向加速度矢量的大小和方向能 夠影響對(duì)前后輪22、24的運(yùn)行的控制。
[0033]在一個(gè)實(shí)施例中，前饋橫向加速度值A(chǔ)y可以由下列公式表示:
[0034]Ay =-「

L + Kus * Vx2
[0035]其中Vx是車(chē)速，δ t是總有效轉(zhuǎn)向角，L是車(chē)輛20的軸距長(zhǎng)度，Kus是轉(zhuǎn)向不足梯度。為了確定總有效轉(zhuǎn)向角的值S t，所檢測(cè)到的前轉(zhuǎn)向角(例如由方向盤(pán)28控制的前輪的轉(zhuǎn)向角)可以與有效的(即經(jīng)計(jì)算的)后轉(zhuǎn)向角一起被調(diào)節(jié)。
[0036]總有效轉(zhuǎn)向角的值δ t可由下列公式表示:
[0037]δ t = δ f- δ rm
[0038]其中δ?.是檢測(cè)到的前轉(zhuǎn)向角的值，Srm是有效的后轉(zhuǎn)向角的值。通過(guò)與有效的后轉(zhuǎn)向角一起調(diào)節(jié)檢測(cè)到的前轉(zhuǎn)向角，ESC控制器50能適應(yīng)后輪24的轉(zhuǎn)動(dòng)，與通過(guò)監(jiān)測(cè)只有兩輪(例如前輪22)的轉(zhuǎn)動(dòng)所實(shí)現(xiàn)的相比,后輪24的轉(zhuǎn)動(dòng)有助于更有效和精確的穩(wěn)定性控制和/或牽引控制。因此，車(chē)輛10不容易出現(xiàn)估計(jì)誤差、控制激勵(lì)不足和/或控制激勵(lì)過(guò)度，這些通常因使用常規(guī)ESC控制器而出現(xiàn)。
[0039]檢測(cè)到的前轉(zhuǎn)向角可由車(chē)輪角度傳感器64檢測(cè)，車(chē)輪角度傳感器64與ESC控制器50連接，如圖3所示。在一個(gè)實(shí)施例中，車(chē)輪角度傳感器64可以包括方向盤(pán)角度傳感器，其與方向盤(pán)28相關(guān)聯(lián)。在這樣的實(shí)施例中，方向盤(pán)角度傳感器可以有助于檢測(cè)方向盤(pán)28的位置，ESC控制器50能夠從方向盤(pán)28的位置推斷出前轉(zhuǎn)向角。車(chē)輪角度傳感器64可以包括一個(gè)或多個(gè)電位計(jì)和/或其它各種可便于檢測(cè)方向盤(pán)位置的合適的可選擇裝置中的任一種。將意識(shí)到，車(chē)輛20可以附加地或有選擇地包括其它各種合適的車(chē)輪角度傳感器中的任一種，例如靠近各前輪22安裝的位置傳感器。[0040]在一個(gè)實(shí)施例中，有效的后轉(zhuǎn)向角可根據(jù)左后輪和右后輪的轉(zhuǎn)向角確定。在一個(gè)實(shí)施例中，有效的后轉(zhuǎn)向角可從來(lái)自于方向盤(pán)角度傳感器64的信息推斷出，但是在其它實(shí)施例中，有效的后轉(zhuǎn)向角可從各種合適的可選擇來(lái)源的任一種檢測(cè)到，例如從提供給CAN總線的信息檢測(cè)到。
[0041]當(dāng)車(chē)輛10轉(zhuǎn)彎時(shí)，各后輪24都能以不同的角度轉(zhuǎn)動(dòng)(例如不對(duì)稱)，以便于車(chē)輛20的有效轉(zhuǎn)彎。為了適應(yīng)后輪24間的不對(duì)稱以及提高ESC控制器50的整體響應(yīng)性、精度和/或強(qiáng)健性，在左后和右后轉(zhuǎn)向角上應(yīng)用基于速度的比例因數(shù)Kvr和基于橫擺的比例因數(shù)Kyr，以獲得有效的后轉(zhuǎn)向角的值δ rm。
[0042]基于速度的比例因數(shù)Kvr和基于橫擺的比例因數(shù)Kyr可以分別依賴于車(chē)輛20的速度和橫擺率。在這樣的實(shí)施例中，當(dāng)速度或橫擺率增加時(shí)，基于速度的比例因數(shù)Kvr和基于橫擺的比例因數(shù)Kyr可以分別減小，以減小有效的后轉(zhuǎn)向角的值Srm。當(dāng)車(chē)輛20進(jìn)入轉(zhuǎn)彎時(shí)，后轉(zhuǎn)向角作用于前饋橫向加速度值A(chǔ)y的效果因此可依賴于車(chē)輛20的速度和橫擺率。轉(zhuǎn)彎越急(例如速度越大和/或車(chē)輛橫向加速度越高)，前饋橫向加速度值A(chǔ)y中的檢測(cè)到的后轉(zhuǎn)向角因數(shù)越小。通過(guò)以這種方式有選擇地減小檢測(cè)到的后轉(zhuǎn)向角的效果，前后輪22、24的前饋控制比一些常規(guī)控制系統(tǒng)更加強(qiáng)健和精確，這些常規(guī)控制系統(tǒng)傾向于在以增加的速度和/或橫向加速度運(yùn)行四輪轉(zhuǎn)向車(chē)輛期間使前饋控制無(wú)效。
[0043]在一個(gè)實(shí)施例中，ESC控制器50能夠從左前輪速度傳感器56、右前輪速度傳感器58、左后輪速度傳感器60以及右后輪速度傳感器62中的至少一個(gè)中檢測(cè)車(chē)速。在這樣的實(shí)施例中，ESC控制器50可以將收集自各車(chē)輪速度傳感器56、58、60、62的速度數(shù)據(jù)進(jìn)行平均。在其它實(shí)施例中，ESC控制器50能夠檢測(cè)來(lái)自速度計(jì)、GPS輸出、CAN總線或其它合適車(chē)速檢測(cè)裝置的任一種的車(chē)速。
[0044]在一個(gè)實(shí)施例中 ，當(dāng)車(chē)速低于第一閾值速度值時(shí)，基于速度的比例因數(shù)Kvr可以保持在第一值，當(dāng)車(chē)速高于第二閾值速度值時(shí)，其可以保持在第二值。在這樣的實(shí)施例中，當(dāng)速度在第一閾值速度值和第二閾值速度值之間時(shí)，基于速度的比例因數(shù)Kvr可以在第一值和第二值之間變動(dòng)?？筛鶕?jù)基于速度的比例因數(shù)圖來(lái)確定基于速度的比例因數(shù)Kvr?；谒俣鹊谋壤驍?shù)圖的一個(gè)例子可以在圖4中示出。在這樣的例子中，當(dāng)車(chē)輛20的速度處于大約0-15KPH之間時(shí)，基于速度的比例因數(shù)Kvr可以保持在大約1.0 ;當(dāng)速度在大約15-45KPH之間時(shí)，基于速度的比例因數(shù)Kvr可以從大約I減小到大約0.6 ;當(dāng)速度高于大約45KPH時(shí)，基于速度的比例因數(shù)Kvr可以保持在大約0.6。有效的后轉(zhuǎn)向角Srm可因此根據(jù)車(chē)輛20的速度在大約被檢測(cè)到的后轉(zhuǎn)向角δ的100% (例如，有效的后轉(zhuǎn)向角Srm =檢測(cè)到的后轉(zhuǎn)向角)到大約后轉(zhuǎn)向角Sr的60%之間變動(dòng)。將意識(shí)到，可設(shè)置各種合適的可替換的基于速度的比例因數(shù)圖中的任一種，其有助于有效地求得車(chē)輛20的檢測(cè)到的后轉(zhuǎn)向角。
[0045]在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)橫擺率低于第一閾值橫擺率值時(shí)，基于橫擺的比例因數(shù)Kyr可以保持在第一大小，當(dāng)橫擺率高于第二閾值橫擺率值時(shí)，其可以保持在第二大小。在這樣的實(shí)施例中，當(dāng)橫擺率處于第一閾值橫擺率值和第二閾值橫擺率值之間時(shí)，基于橫擺的比例因數(shù)Kyr可以在第一大小和第二大小之間變動(dòng)?；跈M擺的比例因數(shù)Kyr可根據(jù)基于橫擺的比例因數(shù)圖來(lái)確定。圖5中描述了基于橫擺的比例因數(shù)圖的一個(gè)示例。在這樣的例子中，當(dāng)車(chē)輛20的橫擺率處于大約0-15度每秒(DPS)之間時(shí)，基于橫擺的比例因數(shù)Kyr可以大約為1.0 ;當(dāng)橫擺率處于大約15-4OTPS之間時(shí)，基于橫擺的比例因數(shù)Kyr可以從大約I變動(dòng)到大約0.6 ;并且當(dāng)橫擺率高于大約45DPS時(shí)，基于橫擺的比例因數(shù)Kyr可以大約為0.6。有效的后轉(zhuǎn)向角Srm可因此根據(jù)車(chē)輛20的橫擺率在大約檢測(cè)到的后轉(zhuǎn)向角的100% (例如，有效的后轉(zhuǎn)向角Srm=檢測(cè)到的后轉(zhuǎn)向角)到大約檢測(cè)到的后轉(zhuǎn)向角的60%之間變動(dòng)。
[0046]前轉(zhuǎn)向角值δ f和有效的后轉(zhuǎn)向角值δ rm各設(shè)為相應(yīng)的矢量，使得總有效轉(zhuǎn)向角值包括合成矢量。當(dāng)前轉(zhuǎn)向角值Sf和/或有效的后轉(zhuǎn)向角值Srm改變時(shí)，總有效轉(zhuǎn)向角值δ t的合成矢量可以改變，這能影響前饋橫向加速度值A(chǔ)y和前后輪22、24運(yùn)行所產(chǎn)生的任何控制。
[0047]將意識(shí)到，通過(guò)改變基于速度的比例因數(shù)Kvr和基于橫擺的比例因數(shù)Kyr，左后和右后轉(zhuǎn)向角(例如檢測(cè)到的后轉(zhuǎn)向角)對(duì)總有效轉(zhuǎn)向角值St的影響可被改變。如果基于速度的比例因數(shù)Kvr和基于橫擺的比例因數(shù)Kyr的結(jié)果低于1，則檢測(cè)到的后轉(zhuǎn)向角對(duì)總有效轉(zhuǎn)向角值St以及因此對(duì)前饋橫向加速度Ay的影響可以更小。相反，如果基于速度的比例因數(shù)Kvr和基于橫擺的比例因數(shù)Kyr的結(jié)果大于1，則檢測(cè)到的后轉(zhuǎn)向角對(duì)總有效轉(zhuǎn)向角值δ t以及因此對(duì)前饋橫向加速度Ay的影響可以更大。
[0048]當(dāng)ESC控制器50控制前后輪22、24的運(yùn)行時(shí)，改變后轉(zhuǎn)向角對(duì)總有效轉(zhuǎn)向角值δ t的影響能夠影響到前后輪22、24之間的控制權(quán)限。例如，如果基于速度的比例因數(shù)Kvr和基于橫擺的比例因數(shù)Kyr的結(jié)果小于1，則前饋橫向加速度值A(chǔ)y的矢量可能更多地被檢測(cè)到的前轉(zhuǎn)向角影響，從而當(dāng)確定如何在前后輪22、24之間適當(dāng)?shù)貍鬟f扭矩時(shí)，引起ESC控制器對(duì)前轉(zhuǎn)向角加權(quán)更多。
[0049]將意識(shí)到，隨著車(chē)輛20的速度和/或橫擺率的增加，后輪24之間的不對(duì)稱性可以對(duì)穩(wěn)定性和/或牽引控制產(chǎn)生增加的不利效果。當(dāng)車(chē)輛20的速度和/或橫擺率分別增加時(shí)，減小基于速度的比例因數(shù)Kvr和基于橫擺的比例因數(shù)Kyr能將更多的控制權(quán)限分配給前輪22。因此，后輪24之間的不對(duì)稱性在穩(wěn)定性和/或牽引控制過(guò)程中具有更小的影響，這能減小提供給后輪24的多余扭矩或不足制動(dòng)的可能性。
[0050]將意識(shí)到，前饋橫向加速度值A(chǔ)y的確定可以對(duì)各種附加的或可選擇的車(chē)況中的任一種作出響應(yīng)。還將意識(shí)到，前饋橫向加速度值A(chǔ)y可以有助于車(chē)輛20的任意一種合適的可選擇前饋控制系統(tǒng)的前饋控制。
[0051]在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)車(chē)輛10以較低速度轉(zhuǎn)彎時(shí)，例如低于大約15KPH，可根據(jù)雙阿克曼幾何轉(zhuǎn)向角S a代替上面的有效的后轉(zhuǎn)向角值Srm來(lái)計(jì)算總有效轉(zhuǎn)向角值St。在這樣的實(shí)施例中，前饋橫向加速度值A(chǔ)y的說(shuō)明同上，但是總有效轉(zhuǎn)向角值St可代以下列公式表不:
[0052]δ t = δ f- δ rm- δ a
[0053]其中Sa是雙阿克曼幾何轉(zhuǎn)向角值。
[0054]以這種方式計(jì)算前饋橫向加速度值A(chǔ)y可以有效地減小一些常規(guī)穩(wěn)定控制系統(tǒng)在車(chē)輛低速(例如，低于大約15KPH)轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生的不精確性?？筛鶕?jù)檢測(cè)到的后轉(zhuǎn)向角、車(chē)輛的軸距以及各后輪22的各車(chē)輪速度來(lái)確定雙阿克曼幾何轉(zhuǎn)向角δ a。
[0055]在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)計(jì)算總有效轉(zhuǎn)向角值δ t(以及因此計(jì)算橫向加速度值A(chǔ)y)時(shí)，可根據(jù)車(chē)輛10的速度來(lái)確定是否使用雙阿克曼幾何轉(zhuǎn)向角δ a。在一個(gè)實(shí)施例中，如果車(chē)輛20的速度高于閾值速度值(例如15KPH)時(shí)，可以只根據(jù)有效的后轉(zhuǎn)向角值Srm來(lái)確定總有效轉(zhuǎn)向角值St。如果車(chē)輛20的速度低于閾值速度值時(shí)，可根據(jù)有效的后轉(zhuǎn)向角值Srm和雙阿克曼幾何轉(zhuǎn)向角Sa來(lái)確定總有效轉(zhuǎn)向角值St。
[0056]通過(guò)首先確定車(chē)輛20的整體阿克曼角，然后將阿克曼比例因數(shù)應(yīng)用到整體阿克曼角，可以確定雙阿克曼幾何轉(zhuǎn)向角S a。對(duì)于四輪轉(zhuǎn)向車(chē)輛來(lái)說(shuō)，例如車(chē)輛20，整體阿克曼角可由轉(zhuǎn)彎期間的內(nèi)側(cè)車(chē)輪(例如，左轉(zhuǎn)彎時(shí)是左輪，右轉(zhuǎn)彎時(shí)是右輪)確定。圖6描述了左轉(zhuǎn)彎期間車(chē)輛20的整體阿克曼角(AOB)的示例。線A和B可沿著左前輪和左后輪的各自旋轉(zhuǎn)軸線延伸，并在轉(zhuǎn)彎半徑點(diǎn)C處相交。整體阿克曼角可以是由線A和B形成的夾角Θ。在一個(gè)實(shí)施例中，可根據(jù)下列公式計(jì)算整體阿克曼角:
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制車(chē)輛的方法，該車(chē)輛包括一對(duì)可轉(zhuǎn)向前輪和一對(duì)可轉(zhuǎn)向后輪，該方法包括: 檢測(cè)至少一個(gè)可轉(zhuǎn)向后輪的后輪轉(zhuǎn)向角； 根據(jù)后輪轉(zhuǎn)向角和比例因數(shù)來(lái)確定前饋橫向加速度值；以及 響應(yīng)于前饋橫向加速度值來(lái)控制可轉(zhuǎn)向前輪和可轉(zhuǎn)向后輪的運(yùn)行，前饋橫向加速度值有利于可轉(zhuǎn)向前輪和可轉(zhuǎn)向后輪的前饋控制。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 檢測(cè)至少一個(gè)可轉(zhuǎn)向前輪的前輪轉(zhuǎn)向角；以及 進(jìn)一步根據(jù)前輪轉(zhuǎn)向角來(lái)確定前饋橫向加速度值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 檢測(cè)車(chē)輛橫擺率； 檢測(cè)車(chē)輛橫向加速度；以及 當(dāng)車(chē)輛橫擺率和車(chē)輛橫向加速度之一增加時(shí)，減小比例因數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括:當(dāng)車(chē)輛橫擺率從第一橫擺率值增加到第二橫擺率值時(shí)，使比例 數(shù)從第一大小減小到第二大小。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括:將比例因數(shù)大體上線性地從第一大小減小到第二大小。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括: 當(dāng)車(chē)輛橫擺率低于第一橫擺率值時(shí)，將比例因數(shù)保持在第一大??；以及 當(dāng)車(chē)輛橫擺率高于第二橫擺率值時(shí)，將比例因數(shù)保持在第二大小。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括: 檢測(cè)車(chē)速； 當(dāng)車(chē)速?gòu)牡谝卉?chē)速值增加到第二車(chē)速值時(shí)，將比例因數(shù)從第一大小減小到第二大小。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括:將比例因數(shù)大體上線性地從第一大小減小到第二大小。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括: 當(dāng)車(chē)速低于第一車(chē)速值時(shí)，將比例因數(shù)保持在第一大小；以及 當(dāng)車(chē)速高于第二車(chē)速值時(shí)，將比例因數(shù)保持在第二大小。
10.一種用于控制車(chē)輛的方法，該車(chē)輛包括一對(duì)可轉(zhuǎn)向前輪和一對(duì)可轉(zhuǎn)向后輪，該方法包括: 檢測(cè)至少一個(gè)可轉(zhuǎn)向前輪的前輪轉(zhuǎn)向角； 檢測(cè)至少一個(gè)可轉(zhuǎn)向后輪的后輪轉(zhuǎn)向角； 確定整體阿克曼角； 從后輪轉(zhuǎn)向角和比例因數(shù)確定有效的后輪轉(zhuǎn)向角值； 根據(jù)整體阿克曼角和阿克曼比例因數(shù)來(lái)確定雙阿克曼幾何轉(zhuǎn)向角值； 根據(jù)前輪轉(zhuǎn)向角、有效的后輪轉(zhuǎn)向角值和雙阿克曼幾何轉(zhuǎn)向角值來(lái)確定前饋橫向加速度值，該前饋橫向加速度值有利于可轉(zhuǎn)向前輪和可轉(zhuǎn)向后輪的前饋控制；以及響應(yīng)于前饋橫向加速度值來(lái)控制可轉(zhuǎn)向前輪和可轉(zhuǎn)向后輪的運(yùn)行。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括:檢測(cè)車(chē)速；以及 當(dāng)車(chē)速?gòu)牡谝凰俣戎翟黾拥降诙俣戎禃r(shí)，將阿克曼比例因數(shù)從第一大小減小到第二大小。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括: 檢測(cè)車(chē)速；以及 當(dāng)車(chē)速低于閾值時(shí)，響應(yīng)于前饋橫向加速度值來(lái)控制可轉(zhuǎn)向前輪和可轉(zhuǎn)向后輪的運(yùn)行。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，閾值大約為15KPH。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，確定整體阿克曼角包括:根據(jù)前輪轉(zhuǎn)向角和后輪轉(zhuǎn)向角來(lái)確定整體阿克曼角。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，確定整體阿克曼角包括: 檢測(cè)每個(gè)后輪的速度；以及 根據(jù)后輪之間的速度差 來(lái)確定整體阿克曼角。
16.一種用于操縱車(chē)輛的方法，該車(chē)輛包括一對(duì)可轉(zhuǎn)向前輪和一對(duì)可轉(zhuǎn)向后輪，該方法包括: 檢測(cè)至少一個(gè)可轉(zhuǎn)向前輪的前輪轉(zhuǎn)向角；以及 檢測(cè)至少一個(gè)可轉(zhuǎn)向后輪的后輪轉(zhuǎn)向角； 檢測(cè)車(chē)輛橫擺率； 檢測(cè)車(chē)速； 根據(jù)車(chē)輛橫擺率來(lái)確定基于橫擺的比例因數(shù)； 根據(jù)車(chē)速來(lái)確定基于速度的比例因數(shù)； 從后輪轉(zhuǎn)向角、基于橫擺的比例因數(shù)和基于速度的比例因數(shù)確定有效的后輪轉(zhuǎn)向角值； 確定整體阿克曼角； 根據(jù)整體阿克曼角和阿克曼比例因數(shù)來(lái)確定雙阿克曼幾何轉(zhuǎn)向角值； 如果車(chē)速高于閾值速度，則根據(jù)前輪轉(zhuǎn)向角和有效的后輪轉(zhuǎn)向角來(lái)確定前饋橫向加速度值； 如果車(chē)速等于或低于閾值速度，則根據(jù)前輪轉(zhuǎn)向角、有效的后輪轉(zhuǎn)向角和雙阿克曼幾何轉(zhuǎn)向角值來(lái)確定前饋橫向加速度值；以及 響應(yīng)于前饋橫向加速度值來(lái)控制可轉(zhuǎn)向前輪和可轉(zhuǎn)向后輪的運(yùn)行，其中前饋橫向加速度值有利于可轉(zhuǎn)向前輪和可轉(zhuǎn)向后輪的前饋控制。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括:當(dāng)車(chē)速?gòu)牡谝卉?chē)速值增加到第二車(chē)速值時(shí)，將基于速度的比例因數(shù)從第一大小減小到第二大小。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括:當(dāng)車(chē)輛橫擺率增加時(shí)，減小基于橫擺的比例因數(shù)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括:當(dāng)車(chē)速?gòu)牡谝凰俣戎翟黾拥降诙俣戎禃r(shí)，將阿克曼比例因數(shù)從第一大小減小到第二大小。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，閾值大約為15KPH。
【文檔編號(hào)】B60W10/20GK103978971SQ201410155706
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月13日
【發(fā)明者】X·康, C·J·西姆巴爾, D·A·湯普森 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社