用于控制车辆的转向系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于控制车辆(100)的转向系统的方法。该转向系统包括在车辆的相应的左(104)和右(106)可转向轮上的能单独控制的车轮扭矩致动器(103,105)，其中，车轮扭矩致动器(103,105)在车辆的转弯操纵期间被控制。

Method for controlling the steering system of the vehicle

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制车辆的转向系统的方法
本专利技术涉及一种用于控制车辆的转向系统的方法。本专利技术还涉及对应的转向系统和车辆。本专利技术适用于车辆，尤其是通常被称为卡车的小型、中型、重型车辆。尽管将主要针对卡车来描述本专利技术，但也可以想到在其它车辆中的实施。
技术介绍
在车辆(特别是通常被称为卡车的小型、中型、重型车辆)的领域中，在车辆的各种控制功能方面有持续的发展。特别地，控制功能旨在提高车辆的驾驶性能、驾驶员的舒适性以及操作期间的安全性。通常不断改进的一个控制功能是车辆的转向。在该特定
中，关于自主转向系统、线控转向系统等存在持续的发展。特别地，这些类型的转向系统主要使用电动致动器来控制车辆，并且如期望的那样遵循道路弯道(curvature)。例如，自主转向系统可以使其转向基于所检测到的车辆前方的弯道。线控转向系统使其转向基于来自人操作者或自主功能的输入。诸如如上所述的转向系统的一个问题是发生故障的情况(即，如果转向突然不能如期望的那样起作用)。在这种情况下，车辆可能不能如期望的那样转向，并且车辆需要被拖走，或者，在最好的情况下，车辆被提供有所谓的跛行回家模式功能，用于以减少的车辆功能行驶到修理厂。此外，发生故障的转向系统增加了交通事故的风险，例如与其它车辆的侧向碰撞、车辆偏离道路等，因为转向系统没有按预期起作用。因此，希望提供一种具有改进的功能(特别是在车辆的转向和驾驶性能方面)的转向系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于控制车辆的转向系统的方法，该方法至少部分克服了上述缺陷。这通过根据权利要求1的方法来实现。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于控制车辆的转向系统的方法，该车辆包括前轮轴，该前轮轴包括位于该前轮轴的左侧和右侧上的一对可转向轮，其中，所述可转向轮中的每一个均包括能单独控制的车轮扭矩致动器，其中，该方法包括以下步骤：确定在转弯操纵期间操作该车辆所需的所需转向角；检测在转弯操纵期间的实际转向角；确定所需转向角与所检测到的实际转向角之间的差值；为所述可转向轮的车轮扭矩致动器确定减小所需转向角与所检测到的实际转向角之间的所述差值所需的差额车轮扭矩；以及控制所述车轮扭矩致动器，以实现所述可转向轮的差额车轮扭矩。用于“前轮轴”应该被解释为前车轮轮轴，其被布置为车辆的从车辆的纵向方向看时位于最前面的车轮轮轴。因此，应关于车辆的纵向方向来理解“左侧”和“右侧”。此外，用语“车轮扭矩致动器”应解释为被布置成在所述可转向轮上施加并控制扭矩的致动器。该扭矩因此作用在车轮的旋转轴线上，即沿着车轮的旋转轴线的方向。车轮扭矩致动器可以以增加的车轮推进的形式添加扭矩(即正扭矩)，或者可以施加用于降低车轮的旋转速度的扭矩(即负扭矩)，即，是驱动扭矩或制动扭矩。因此，车轮扭矩致动器可以布置成增加以及减少作用在相应车轮上的扭矩。因此，当控制车轮扭矩致动器以实现可转向轮的差额车轮扭矩时，车轮扭矩致动器中的每一个在其相应的车轮上施加单独的扭矩。例如，左侧的可转向轮的车轮扭矩致动器可以施加比右侧的可转向轮的车轮扭矩致动器更高幅度的转矩。自然，也可以通过仅在左侧或右侧的车轮之一上施加扭矩来实现所述差额车轮扭矩。根据另一个示例，正扭矩可以施加在所述可转向轮中的一个上，而负扭矩施加在所述可转向轮中的另一个上。根据示例实施例，车轮扭矩致动器可以优选包括车轮制动器或车轮推进单元(例如电机或液压马达)中的一种。此外，用语“转弯操纵”应被解释为车辆偏离直行路径的情形。因此，转弯操纵可以涉及车辆的车道变更操纵，或者由道路弯道等引起的车辆的转弯操纵。转弯操纵可以涉及即将到来的、未来的转弯操纵，或者在操作车辆时检测到的正在进行的转弯操纵。因此，所确定的所需转向角可以基于所谓的前馈方案来确定，在该前馈方案中，检测即将到来的路径，或者基于反馈方案来确定，在该反馈方案中，所确定的所需转向角是基于所检测到的由车辆操作者对方向盘的旋转。后一种情况对于线控转向系统特别有用，而第一种方案对于自主车辆特别有用。本专利技术是基于这样的认识：通过评估所需转向角(将其与实际转向角进行比较)，可以控制能单独控制的车轮扭矩致动器，以减小所需转向角与实际转向角之间的差值，从而如所期望的那样操作车辆。已经出乎意料地认识到，控制前轮轴上的可转向轮的车轮扭矩致动器在控制车辆如所期望的那样操作方面提供了令人满意的结果。如下文将进一步描述的，在确定如所期望地控制车辆所需的附加扭矩时对刮擦半径(scrubradius)以及主销轴线角、外倾角、后倾角和/或内斜角加以考虑，已经证明在减小所需转向角与实际转向角之间的差值方面提供了相对高水平的准确度。此外，上述方法可以有利地用作备用转向系统，用于在例如主转向系统故障的情况下或者当主转向系统没有如期望的那样起作用时控制该车辆的操作。因此，上述方法也可以用作主转向系统的补充或辅助。此外，并且如下文将进一步描述的，通过控制车轮扭矩致动器以减小所需转向角与实际转向角之间的差值，仍可将车辆速度保持为期望的速度。因此，在主系统发生故障的情况下，上述方法以及下面描述的转向系统将不必把该车辆设置为所谓的跛行回家模式。因此，该车辆仍可如期望的那样操作。另一个优点是，通过控制车轮的转向角，该方法不依赖于确定横摆率。由此，该方法在低车辆速度下以及当在大的道路半径下操作时非常适合且稳定。根据示例实施例，该方法还可以包括以下步骤：通过确定车辆前方的即将到来的路径来确定转弯操纵；以及当车辆在该路径上操作时检测实际转向角。“车辆前方的路径”应被解释为涉及车辆前方的道路的弯道。即将到来的路径可以由例如车辆的路径控制器(例如是连接到合适的路径检测传感器的路径遵循模块等)检测。由此，在即将到来的路径上操作车辆所需的所需转向角可以被预先确定，即，在车辆到达可能需要控制的道路弯道之前被确定。根据示例实施例，确定差额车轮扭矩的步骤可以包括以下步骤：确定所述一对前轮受到的前轮侧向力；以及基于该前轮侧向力来确定差额车轮扭矩。由此，可以基于影响所述一对前轮的参数来控制差额车轮扭矩。这可以进一步提高如期望的那样操作车辆的准确度，即，促进所需转向角与实际转向角之间的减小。该侧向力旨在将车轮对准，由此，前轮侧向力可能由于例如车辆正在转弯和/或与车辆上的外部载荷(例如风力载荷、路况等)相关的影响而产生。根据示例实施例，确定前轮侧向力的步骤可以包括以下步骤：确定用于转弯操纵的所述可转向轮的滑移角；并且基于可转向轮的侧偏刚度(corneringstiffness)和该滑移角来确定前轮侧向力。该滑移角应被解释为一个角度，该角度限定了车轮的角位置与车轮的实际移动角方向之间的差值。例如，如果可转向轮相对于纵向轴线被转向了15度，但可转向轮的实际移动相对于同一纵向轴线是12度，则滑移角是3度。另一方面，轮胎的侧偏刚度是可转向轮在侧向方向上的刚度。侧偏刚度是轮胎参数，它被定义为滑移角(或侧滑角)与侧向轮胎力之间的因数(factor)。对于给定的轮胎，在给定的法向载荷下，对于小的滑移角，侧偏刚度可以认为是恒定的。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制车辆(100)的转向系统的方法，所述车辆(100)包括前轮轴(102)，所述前轮轴(102)包括在所述前轮轴的左侧和右侧上的一对可转向轮(104，106)，其中，所述可转向轮中的每一个均包括能单独控制的车轮扭矩致动器(103,105)，所述方法的特征在于以下步骤：/n-确定(S1)在转弯操纵期间操作所述车辆所需的所需转向角；/n-在所述转弯操纵期间检测(S2)实际转向角；/n-确定(S3)所述所需转向角与所检测到的所述实际转向角之间的差值；/n-对于所述可转向轮的所述车轮扭矩致动器(103,105)，确定(S4)减小所述所需转向角与所检测到的所述实际转向角之间的所述差值所需的差额车轮扭矩；和/n-控制(S5)所述车轮扭矩致动器，以实现所述可转向轮的所述差额车轮扭矩。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制车辆(100)的转向系统的方法，所述车辆(100)包括前轮轴(102)，所述前轮轴(102)包括在所述前轮轴的左侧和右侧上的一对可转向轮(104，106)，其中，所述可转向轮中的每一个均包括能单独控制的车轮扭矩致动器(103,105)，所述方法的特征在于以下步骤：
-确定(S1)在转弯操纵期间操作所述车辆所需的所需转向角；
-在所述转弯操纵期间检测(S2)实际转向角；
-确定(S3)所述所需转向角与所检测到的所述实际转向角之间的差值；
-对于所述可转向轮的所述车轮扭矩致动器(103,105)，确定(S4)减小所述所需转向角与所检测到的所述实际转向角之间的所述差值所需的差额车轮扭矩；和
-控制(S5)所述车轮扭矩致动器，以实现所述可转向轮的所述差额车轮扭矩。


2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
-通过确定所述车辆前方的即将到来的路径，来确定所述转弯操纵(100)；和
-当所述车辆在所述路径上操作时，检测所述实际转向角。


3.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法，其中，确定所述差额车轮扭矩的步骤包括以下步骤：
-确定所述一对前轮(104，106)受到的前轮侧向力；和
-基于所述前轮侧向力来确定所述差额车轮扭矩。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述前轮侧向力的步骤包括以下步骤：
-确定用于所述转弯操纵的所述可转向轮(104，106)的滑移角；和
-基于所述可转向轮的侧偏刚度和所述滑移角来确定所述前轮侧向力。


5.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述差额车轮扭矩的步骤进一步包括以下步骤：
-确定减小所述所需转向角与所检测到的所述实际转向角之间的所述差值所需的、所述一对前轮的所需的附加转向扭矩(Msteer)；和
-基于所述所需的附加转向扭矩和所述可转向轮的车轮悬架刮擦半径来确定所述差额车轮扭矩。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述所需的附加转向扭矩进一步基于所述可转向轮的悬架后倾角。


7.根据前述权利要求中的任一项的方法，进一步包括以下步骤：
-确定所述车辆在所述转弯操纵期间的期望的纵向车辆力；
-确定由所施加的所述可转向轮的所述差额车轮扭矩引起的所述纵向车辆力的变化；和
-控制所述车辆以增加推进或制动，从而维持所期望的纵向车辆力。


8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述车辆还包括至少一个后轮轴，所述后轮轴包括位于所述后轮轴的左侧和右侧上的一对不可转向的后轮，其中，所述后轮中的每一个包括后轮扭矩致动器，其中，所述方法进一步包括以下步骤：
-当操作所述可转向轮的所述扭矩致动器时，禁止所述后轮上的所述后轮扭矩致动器施加车轮扭矩。


9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述转向系统是辅助的冗余系统，该辅助的冗...

【专利技术属性】
技术研发人员：比约恩·谢尔斯特兰德，里奥·莱恩，里昂·亨德森，帕特里克·伏尔兹，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE