CN114771643B - 在车辆转向助力不足时利用电控制动系统进行转向的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在车辆转向助力不足时利用电控制动系统进行转向的方法，包括获取当前转向盘输入力矩、转向盘转角、车速及车辆侧向加速度信息；检测到车载蓄电池亏电，动力系统故障或转向器故障时，判断当前转向盘转角与转向盘力矩是否匹配；当转向盘力矩大于正常助力功能时，转向盘转角对应力矩力矩比例关系已高于于转向手力矩阈值a时，判定转向助力不足或助力失效，电控制动紧急辅助转向功能激活；在检测到当前转向盘转角与转向盘力矩比例关系已低于转向手力矩阈值b时，电控制动紧急辅助转向功能失活。在转向助力不足时，通过检测驾驶员对转向盘施加力矩，利用电控制动进行直接横摆力矩控制实现车辆转向，提升车辆安全性，增加车辆操纵冗余度。
Description
技术领域
本发明属于底盘电控技术领域，具体涉及一种在车辆转向助力不足时利用电控制动系统进行转向的方法。
背景技术
当前，公路汽车自动驾驶与驾驶辅助的程度逐渐提高，对汽车驾驶安全的需求也更加迫切。现有车辆在左前，左后，右前，右后车轮上安装有制动器，同时，在前轮装有助力转向器，在正常工作状态左前和右前车轮可由助力转向器推动改变滚动方向，从而完成转向。但是，在车辆高速行驶时，可能会发生由于助力转向器供能不足，如动力系统故障，蓄电池亏电等或助力转向器故障而出现的转向助力不足，甚至失去转向助力的情况。此时，传统车辆由于无有效的冗余转向机制，普通驾驶员很难人力转动转向盘，从而不能实现有效的车辆转向，形成潜在交通安全和财产损失隐患。
现有技术公开了一种用于商用车辆的转向控制系统，转向控制系统包括选择模块和控制模块。选择模块配置成能够在第一转向模式和第二转向模式之间切换，其中，第一转向模式指示通过转动车轮使车辆转向，第二转向模式指示通过产生用于至少一个车轮的制动信号、从而导致施加到车辆的横摆力矩而使车辆转向。控制模块配置成能够在第一转向模式中产生指示转向需求的第一转向信号和在第二转向模式中产生指示转向需求的第二转向信号。控制模块还配置成能够将第一转向信号提供给转向系统，以及能够将第二转向信号提供给制动系统以非对称地制动车辆，从而由于横摆力矩使车辆转向。上述转向控制系统研究的是商用车多轴转向的横摆力矩控制，但不涉及制动系统的横摆力矩干预。
现有技术还公开了一种在具有至少两个单个车轮驱动装置。旧的车辆中用于补偿异常横摆力矩的装置。尤其对于具有多个单个车轮电驱动装置的车辆来说，磨损和强烈的应力能够导致单个驱动装置的故障。因为该驱动装置与车辆的单个车轮稠接，由此能够在车辆上产生强烈的异常横摆力矩，所述异常横摆力矩在没有采取对应措施的情况下能够导致车辆的侧滑。在此规定，在检测到指示车辆的异常横摆力矩的事件时，其中车辆的车轮由于在配属于车轮的单个车轮驱动装置上的故障而过度减速，所述异常横摆力矩司至少部分地通过引起补偿横摆力矩来补偿，所述补偿横摆力矩由车辆的一个或多个其他车轮的有针对性的减速产生。但是，其为电驱动转至故障时异常横摆力矩的制动补偿控制方法，未涉及转向失效时制动系统对转向的补偿策略。
现有技术还公开了一种用于生成用于控制机动车辆的转向系统和差动制动系统的设定点的方法，包括以下步骤：获取与要施加到该机动车辆以使其遵循所需路径的总横摆力矩相关的值、以及该机动车辆的速度，-根据所述速度计算与该转向系统或该差动制动系统可以提供的总横摆力矩的最大比例相关的至少一个阈值，-根据所述阈值确定与该转向系统或该差动制动系统必须提供的总横摆力矩的比例相关的分配率，以及-根据所述分配率和与该总横摆力矩相关的值生成用于控制该转向系统和该差动制动系统的设定点。但是，该方法使用差动制动补偿转向系统提供附加横摆干预以使车辆沿给定路径行驶，未涉及转向失效时制动系统对转向的补偿策略。
基于此，急需研发一种在车辆转向助力不足时利用电控制动系统进行转向的方法，在转向助力不足或助力完全丧失时，能够利用电控制动进行直接横摆力矩控制实现车辆转向，从而提升车辆安全性，进一步增加车辆操纵冗余度。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种在车辆转向助力不足时利用电控制动系统进行转向的方法，以解决转向系统失效时的紧急靠边停车和安全驶离危险的问题。可进一步增加车辆操纵冗余，有效解决用户使用痛点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种在车辆转向助力不足时利用电控制动系统进行转向的方法，包括以下步骤：
A、获取当前转向盘力矩信息、转向盘转角信息、车速信息及车辆侧向加速度信息；
B、在车辆检测到车载蓄电池亏电，动力系统故障或转向器故障时，判断当前转向盘转角与转向盘力矩是否匹配；当转向盘力矩大于助力功能正常功能时，转向盘转角对应力矩比例关系已高于转向手力矩阈值a时，判定转向助力不足或助力失效，电控制动紧急辅助转向功能激活；
C、在检测到当前转向盘转角与转向盘力矩比例关系已低于转向手力矩阈值b时，则电控制动紧急辅助转向功能失活。
进一步地，步骤A，所述转向盘力矩信息通过转向器力矩传感器获取，转向盘转角信息通过转向盘转角传感器获取，车速及车辆侧向加速度信息由制动电子稳定程序获取。
进一步地，步骤B，电控制动紧急辅助转向功能激活包括激活低速电控紧急辅助转向和激活高速电控紧急辅助转向。
更进一步地，激活低速电控紧急辅助转向的步骤，具体为：读取当前车辆行驶速度，如果车速小于临界车速p，则低速电控制动紧急转向功能自动激活，执行按转向盘力矩输入信号变化的差动制动，提供车辆横摆力矩，实现车辆转向。
更进一步地，激活低速电控紧急辅助转向弯道时，内侧轮胎滑移率需不大于临界滑移率S1，若目标横摆力矩执行时差动制动造成弯道内侧轮胎滑移率高于临界滑移率S2，则停止弯道内侧车轮制动力继续增加，更新当前横摆力矩为目标横摆力矩。
更进一步地，进行低速电控紧急辅助转向时，如有转向综合制动行为，则制动系统需优先响应制动减速度需求。
更进一步地，激活高速电控紧急辅助转向的步骤，具体为：读取当前车辆行驶速度，如果车速大于临界车速1，则高速电控制动紧急辅助转向功能自动激活，执行按转向盘力矩输入信号变化的差动制动，提供车辆横摆力矩，实现车辆转向。
更进一步地，进行高速电控紧急辅助转向时，如有转向综合制动请求，则制动系统需优先响应制动减速度请求，高速电控制动紧急辅助转向功能目标横摆力矩随约束条件实时更新。
更进一步地，所述高速电控制动紧急辅助转向功能目标横摆力矩随约束条件实时更新，具体为：
B1、由转向替代横摆力矩产生差动制动带来的纵向制动减速度低于减速度阈值u；如目标横摆力矩执行时差动制动造成车辆高于减速度阈值u则停止车轮制动力继续增加，更新当前横摆力矩为目标横摆力矩；
B2、保证轮胎滑移率不大于临界滑移率S3；如目标横摆力矩执行时差动制动造成轮胎滑移率高于临界滑移率S3则停止车轮制动力继续增加，更新当前横摆力矩为目标横摆力矩；
B3、转向输入力矩大于力矩输入门限值b；如转向输入力矩小于力矩输入门限值b，则不产生差动制动转向；
B4、在高速电控制动紧急辅助转向功能开启且车速下降至小于临界车速p，则切换为低速电控制动紧急辅助转向功能。
更进一步地，进行低速电控制动紧急辅助转向和高速电控制动紧急辅助转向时，转向盘转矩输入下的车辆直接横摆力矩均由下列公式计算：
其中，k是以横摆角速度计的转向功灵敏度，Th是转向手力矩，r为当前横车辆摆角速度，Δt是运算循环周期，Izz是车辆横摆转动惯量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在车辆转向助力不足时利用电控制动系统进行转向的方法，解决了汽车在助力转向器失效时的人员和交通安全的问题，实现紧急转向替代，以靠边停车或安全驶离危险区域；在转向助力不足时，通过检测驾驶员对转向盘施加力矩，利用电控制动进行直接横摆力矩控制实现车辆转向，从而提升车辆安全性，进一步增加车辆操纵冗余度。
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，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是电控制动紧急辅助转向功能流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
本发明在车辆转向助力不足时利用电控制动系统进行转向的方法，能够实现车辆的紧急替代转向。所涉及车辆安装有至少4个车轮，并在左前，左后，右前，右后车轮安装有制动器，同时在前轮装有助力转向器，在正常工作状态左前和右前车轮可由助力转向器推动改变滚动方向，
本发明在车辆转向助力不足时利用电控制动系统进行转向的方法，包括如下步骤：
第一步，获取当前转向盘力矩信息、转向盘转角信息、车速信息及车辆侧向加速度信息。其中，所述转向盘力矩信息通过转向器力矩传感器获取，转向盘转角信息通过转向盘转角传感器获取，车速及车辆侧向加速度信息由制动电子稳定程序获取。
第二步，在车辆检测到车载蓄电池亏电，动力系统故障或转向器故障时，判断当前转向盘转角与转向盘力矩是否匹配；当转向盘力矩大于助力功能正常功能时，转向盘转角对应力矩比例关系已高于转向手力矩阈值a(比如3倍)时，判定转向助力不足或助力失效；此时，电控制动紧急辅助转向功能激活。电控制动紧急辅助转向功能包含2个子功能，按车速区分，分为低速电控紧急辅助转向功能和高速电控紧急辅助转向功能。
低速电控制动紧急辅助转向功能：读取当前车辆行驶速度，如果车速小于临界车速p(比如30kph)则低速电控制动紧急转向功能自动激活，执行按转向盘力矩输入信号变化的差动制动，提供车辆横摆力矩，实现车辆转向；此策略执行需要弯道内侧轮胎滑移率不大于临界滑移率S1(比如20％)。当策略执行开始，产生附加横摆力矩后，如目标横摆力矩执行时差动制动造成弯道内侧轮胎滑移率高于临界滑移率S2(比如50％)则停止弯道内侧车轮制动力继续增加，更新当前横摆力矩为目标横摆力矩；
如此时有转向综合制动行为，则制动系统需优先响应制动减速度需求。综上，低速电控制动紧急辅助转向时，转向盘转矩输入下的车辆直接横摆力矩由下列公式计算：
其中，k是以横摆角速度计的转向功灵敏度，Th是转向手力矩，r为当前横车辆摆角速度，Δt是运算循环周期，Izz是车辆横摆转动惯量。
高速电控制动紧急辅助转向功能：读取当前车辆行驶速度，如果车速大于临界车速1(比如30kph)则高速电控制动紧急辅助转向功能自动激活，执行按转向盘力矩输入信号变化的差动制动，提供车辆横摆力矩，实现车辆转向。如此时有转向综合制动请求，则制动系统需优先响应制动减速度请求，高速电控制动紧急辅助转向功能策略目标横摆力矩随以下约束条件实时更新：
1、由转向替代横摆力矩产生差动制动带来的纵向制动减速度低于减速度阈值u(比如0.3G)；如目标横摆力矩执行时差动制动造成车辆高于减速度阈值u则停止车轮制动力继续增加，更新当前横摆力矩为目标横摆力矩；
2、保证轮胎滑移率不大于临界滑移率S3(比如20％)；如目标横摆力矩执行时差动制动造成轮胎滑移率高于临界滑移率S3则停止车轮制动力继续增加，更新当前横摆力矩为目标横摆力矩；
3、转向输入力矩大于力矩输入门限值b(比如2Nm)；如转向输入力矩小于力矩输入门限值b，则不产生差动制动转向；
4、在高速电控制动紧急辅助转向功能开启且车速下降至小于临界车速p，则切换为低速电控制动紧急辅助转向功能。
综上，高速电控制动紧急辅助转向功能由转向盘转矩输入下的车辆直接横摆力矩计算方式与低速电控制动紧急辅助转向功能力矩相同。
第三步，在检测到当前转向盘转角与转向盘力矩比例关系已低于转向手力矩阈值b(比如2.5倍)，则电控制动紧急辅助转向功能失活。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (2)
1.一种在车辆转向助力不足时利用电控制动系统进行转向的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、获取当前转向盘力矩信息、转向盘转角信息、车速信息及车辆侧向加速度信息；
B、在车辆检测到车载蓄电池亏电，动力系统故障或转向器故障时，判断当前转向盘转角与转向盘力矩是否匹配；当转向盘力矩大于助力功能正常功能时，转向盘转角对应力矩比例关系已高于转向手力矩阈值a时，判定转向助力不足或助力失效，电控制动紧急辅助转向功能激活；
电控制动紧急辅助转向功能激活包括激活低速电控紧急辅助转向和激活高速电控紧急辅助转向；
激活低速电控紧急辅助转向的步骤，具体为：读取当前车辆行驶速度，如果车速小于临界车速p，则低速电控制动紧急转向功能自动激活，执行按转向盘力矩输入信号变化的差动制动，提供车辆横摆力矩，实现车辆转向；
激活低速电控紧急辅助转向弯道时，内侧轮胎滑移率需不大于临界滑移率S1，若目标横摆力矩执行时差动制动造成弯道内侧轮胎滑移率高于临界滑移率S2，则停止弯道内侧车轮制动力继续增加，更新当前横摆力矩为目标横摆力矩；
进行低速电控紧急辅助转向时，如有转向综合制动行为，则制动系统需优先响应制动减速度需求；
激活高速电控紧急辅助转向的步骤，具体为：读取当前车辆行驶速度，如果车速大于临界车速1，则高速电控制动紧急辅助转向功能自动激活，执行按转向盘力矩输入信号变化的差动制动，提供车辆横摆力矩，实现车辆转向；
进行高速电控紧急辅助转向时，如有转向综合制动请求，则制动系统需优先响应制动减速度请求，高速电控制动紧急辅助转向功能目标横摆力矩随约束条件实时更新；所述高速电控制动紧急辅助转向功能目标横摆力矩随约束条件实时更新，具体为：
B1、由转向替代横摆力矩产生差动制动带来的纵向制动减速度低于减速度阈值u；如目标横摆力矩执行时差动制动造成车辆高于减速度阈值u则停止车轮制动力继续增加，更新当前横摆力矩为目标横摆力矩；
B2、保证轮胎滑移率不大于临界滑移率S3；如目标横摆力矩执行时差动制动造成轮胎滑移率高于临界滑移率S3则停止车轮制动力继续增加，更新当前横摆力矩为目标横摆力矩；
B3、转向输入力矩大于力矩输入门限值b；如转向输入力矩小于力矩输入门限值b，则不产生差动制动转向；
B4、在高速电控制动紧急辅助转向功能开启且车速下降至小于临界车速p，则切换为低速电控制动紧急辅助转向功能；
C、在检测到当前转向盘转角与转向盘力矩比例关系已低于转向手力矩阈值b时，则电控制动紧急辅助转向功能失活；
进行低速电控制动紧急辅助转向和高速电控制动紧急辅助转向时，转向盘转矩输入下的车辆直接横摆力矩均由下列公式计算：
其中，k是以横摆角速度计的转向功灵敏度，Th是转向手力矩，r为当前车辆横摆角速度，Δt是运算循环周期，Izz是车辆横摆转动惯量。
2.根据权利要求1所述的一种在车辆转向助力不足时利用电控制动系统进行转向的方法，其特征在于：步骤A，所述转向盘力矩信息通过转向器力矩传感器获取，转向盘转角信息通过转向盘转角传感器获取，车速及车辆侧向加速度信息由制动电子稳定程序获取。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |