一種車輛跑偏方向校正系統及方法
【專利摘要】本發明提供一種車輛跑偏方向校正系統和方法，包括橫擺角速度傳感器、側偏角傳感器、轉向力矩傳感器、電子控制單元ECU和轉向電機，ECU根據轉向力矩傳感器發送的轉向力矩檢測值、橫擺角速度傳感器發送的橫擺角速度檢測值、側偏角傳感器發送的側偏角檢測值以及學習到的正常轉向時的側偏角和橫擺角速度，判斷車輛是否跑偏，在車輛跑偏時，根據側偏角檢測值計算轉動角度，并根據計算出的轉動角度控制轉向電機轉向，可以自動發現車輛跑偏情況，并及時調整轉向電機，以校正跑偏現象，可以消除跑偏帶來的安全隱患，尤其是對于缺乏駕駛經驗的駕駛員來說，提高其駕駛安全性。
【專利說明】一種車輛跑偏方向校正系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及自動變速箱控制【技術領域】，具體涉及一種車輛跑偏方向校正系統及方法。
【背景技術】
[0002]車輛跑偏是指本應直行的車輛，在行駛過程中發生偏離的現象。跑偏容易引發多種危險，后果絕對不容忽視。跑偏輕則造成啃胎、輪胎報廢，重則引發爆胎、車輛失控等危險狀況的發生。
[0003]車輛在行駛過程中，由于路面、側向風、曲線行駛及車輛自身原因產生離心力的作用，車輪中心沿車軸方向會產生一個側向力。因為車輪是有彈性的，所以，在側向力未達到車輪與地面間的最大摩擦力時，側向力使輪胎產生變形，使車輪傾斜，導致車輪行駛方向偏離預定的行駛路線，這種現象，就稱為車輛輪胎的側偏現象。引起車輛跑偏的原因雖然有很多，但總體都會反映到車輪上，車輪是唯一與地面接觸，是車輛行駛的零部件。當左右側輪胎所受的側向力不對稱，無法相互抵消時，就會引起車輛跑偏。
[0004]一旦駕駛員發現車輛出現車輛跑偏，通常，大部分司機會去做四輪定位對車輛進行維護保養，通過進行四輪定位產生一定的側向力，以達到車輛直行的目的。然而，進行四輪定位是建立在駕駛員有足夠豐富的駕駛經驗，能夠發現車輛行駛過程中存在跑偏問題的前提下的，如果駕駛員的駕駛經驗不足，沒有及時發現車輛跑偏，則會給駕駛員帶來極大的安全隱患。
[0005]另外，造成車輛跑偏的原因很多，例如，左右輪軸距不對稱，軸偏角不合格，車架、車身車架安裝點不合格，懸掛系統設計有問題，懸架部分件的受傷、變形、移位，轉向系統有問題，路面傾斜、側向風等都可能會引起跑偏，所有的跑偏現象也絕不是僅靠做個四輪定位就全部能解決的，如果通過四輪定位仍不能解決跑偏的問題，則基本上沒有其他解決的辦法了。
[0006]因此，亟需一種車輛跑偏方向校正方案用以解決上述技術問題。
【發明內容】
[0007]本發明針對現有技術中存在的上述不足，提供一種車輛跑偏方向校正系統及方法，用以解決無法自動發現自動校正車輛跑偏現象的問題。
[0008]本發明為解決上述技術問題，采用如下技術方案:
[0009]本發明提供一種車輛跑偏方向校正系統，包括:橫擺角速度傳感器、側偏角傳感器、轉向力矩傳感器、電子控制單元ECU和轉向電機；
[0010]所述ECU用于，接收橫擺角速度傳感器發送的橫擺角速度檢測值、側偏角傳感器發送的側偏角檢測值、轉向力矩傳感器發送的轉向力矩檢測值；根據所述轉向力矩檢測值、橫擺角速度檢測值、側偏角檢測值以及學習到的正常轉向時的側偏角和橫擺角速度，判斷車輛是否跑偏，若判斷出車輛跑偏，則根據所述側偏角檢測值計算轉動角度，并將所述轉動角度發送給所述轉向電機，以使所述轉向電機根據所述轉動角度轉向。
[0011]進一步的，所述系統還包括用于檢測轉向電機的轉向角度的轉向角度傳感器；
[0012]所述ECU還用于，接收轉向角度傳感器發送的轉向角度檢測值；以及，在將所述轉動角度發送給所述轉向電機之后，根據所述轉向電機的轉向角度檢測值和所述轉動角度，確定轉向后方向盤的位置，并將轉向后方向盤的位置設置為轉向助力原點。
[0013]優選的，所述ECU具體用于，判斷轉向力矩檢測值是否為0，若不為0，則將轉向力矩檢測值與預設的第一閾值相比較，將側偏角檢測值與學習到的正常轉向時的側偏角相比較，并將橫擺角速度檢測值與學習到的正常轉向時的橫擺角速度相比較，當轉向力矩檢測值小于第一閾值，且側偏角檢測值小于學習到的正常轉向時的側偏角，且橫擺角速度檢測值小于學習到的正常轉向時的橫擺角速度時，判斷為車輛跑偏。
[0014]優選的，所述ECU具體用于，根據所述側偏角檢測值計算輪側向力，并根據計算出的輪側向力計算轉動角度。
[0015]本發明還提供一種車輛跑偏方向校正方法，包括以下步驟:
[0016]獲取車輛行駛時的橫擺角速度、車輪前輪的側偏角以及轉向力矩；
[0017]根據所述橫擺角速度、車輪前輪的側偏角、轉向力矩以及正常轉向時的側偏角和橫擺角速度，判斷車輛是否跑偏；
[0018]若車輛跑偏，則根據當前獲取到的車輛行駛時車輪前輪的側偏角計算轉動角度，并根據所述轉動角度控制轉向電機轉向。
[0019]進一步的，所述方法還包括:
[0020]獲取轉向電機的轉向角度；
[0021]所述根據所述轉動角度控制轉向電機轉向之后，所述方法還包括:
[0022]根據所述轉向電機的轉向角度和所述轉動角度，確定轉向后方向盤的位置，并將轉向后的方向盤的位置設置為轉向助力原點。
[0023]優選的，所述根據所述橫擺角速度、車輪前輪的側偏角、轉向力矩以及正常轉向時的側偏角和橫擺角速度，判斷車輛是否跑偏，具體包括:
[0024]判斷轉向力矩是否為0，若不為0，則將轉向力矩與預設的第一閾值相比較，將車輪前輪的側偏角與正常轉向時的側偏角相比較，并將橫擺角速度與正常轉向時的橫擺角速度相比較；
[0025]若轉向力矩小于第一閾值，且側偏角小于正常轉向時的側偏角，且橫擺角速度小于正常轉向時的橫擺角速度，則判斷為車輛跑偏。
[0026]優選的，所述根據當前獲取到的車輛行駛時車輪前輪的側偏角計算轉動角度，具體包括:
[0027]根據當前獲取到的車輛行駛時車輪前輪的側偏角計算輪側向力，并根據計算出的輪側向力計算轉動角度。
[0028]本發明根據轉向力矩檢測值、橫擺角速度檢測值、側偏角檢測值以及學習到的正常轉向時的側偏角和橫擺角速度，判斷車輛是否跑偏，在車輛跑偏時，根據側偏角檢測值計算轉動角度，并根據計算出的轉動角度控制轉向電機轉向，可以自動發現車輛跑偏情況，并及時調整轉向電機，以校正跑偏現象，可以消除跑偏帶來的安全隱患，尤其是對于缺乏駕駛經驗的駕駛員來說，提高其駕駛安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明實施例提供的車輛跑偏方向校正系統架構示意圖；
[0030]圖2為本發明實施例提供的車輛跑偏方向校正的流程示意圖；
[0031]圖3為本發明實施例提供的ECU判斷車輛是否跑偏的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面將結合本發明中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0033]本發明實施例提供一種車輛跑偏方向校正系統,綜合轉向力矩、橫擺角速度、側偏角等因素自動判斷當前車輛是否跑偏，在車輛跑偏時，自動控制轉向電機轉向，從而校正跑偏現象，可以消除跑偏帶來的安全隱患，尤其是對于缺乏駕駛經驗的駕駛員來說，提高其駕駛安全性。
[0034]以下結合圖1，對本發明實施例提供的車輛跑偏方向校正系統進行詳細說明，如圖1所示，該系統可以包括:橫擺角速度傳感器11、側偏角傳感器12、轉向力矩傳感器13、電子控制單元(Electronic Control Unit，ECU) 14和轉向電機15，ECU14分別與橫擺角速度傳感器11、側偏角傳感器12、轉向力矩傳感器13和轉向電機15相連。
[0035]橫擺角速度傳感器11設置于車身的中通道上，用于檢測車輛的橫擺角速度，并將橫擺角速度檢測值發送給ECU14。側偏角傳感器12可以設置于車輛其中一個前輪輪輞固定螺栓的間隙處，用于檢測車輛前輪的側偏角，并將側偏角檢測值發送給ECU14。轉向力矩傳感器13設置于轉向電機15上,用于檢測轉向電機15的轉向力矩,并將轉向力矩檢測值發送給ECU14。
[0036]ECU14用于，接收橫擺角速度傳感器11發送的橫擺角速度檢測值、側偏角傳感器12發送的側偏角檢測值、轉向力矩傳感器13發送的轉向力矩檢測值；根據轉向力矩檢測值、橫擺角速度檢測值、側偏角檢測值以及車輛正常行駛時學習到的正常轉向時的側偏角和橫擺角速度，判斷車輛是否跑偏，若判斷出車輛跑偏，則根據所述側偏角檢測值計算轉動角度，并將所述轉動角度發送給轉向電機15，以使轉向電機15根據所述轉動角度轉向。
[0037]優選的，所述車輛跑偏方向校正系統還可以包括用于檢測轉向電機的轉向角度的轉向角度傳感器16，轉向角度傳感器16與ECU14相連，能夠將檢測到的轉向角度檢測值發送給ECU14。
[0038]本發明實施例還提供一種車輛跑偏方向校正方法，該方法包括以下步驟:
[0039](I)獲取車輛行駛時的橫擺角速度、車輪前輪的側偏角以及轉向力矩。
[0040](2)根據所述橫擺角速度、車輪前輪的側偏角、轉向力矩以及正常轉向時的側偏角和橫擺角速度，判斷車輛是否跑偏。
[0041]具體的，判斷轉向力矩是否為0，若不為0，則將轉向力矩與預設的第一閾值相比較，將車輪前輪的側偏角與正常轉向時的側偏角相比較，并將橫擺角速度與正常轉向時的橫擺角速度相比較；若轉向力矩小于第一閾值，且側偏角小于正常轉向時的側偏角，且橫擺角速度小于正常轉向時的橫擺角速度，則判斷為車輛跑偏。
[0042](3)若車輛跑偏，則根據當前獲取到的車輛行駛時車輪前輪的側偏角計算轉動角度，并根據所述轉動角度控制轉向電機轉向。
[0043]具體的，可以根據當前獲取到的車輛行駛時車輪前輪的側偏角計算輪側向力，并根據計算出的輪側向力計算轉動角度。
[0044]進一步的，所述方法還可以包括:獲取轉向電機的轉向角度。
[0045]在根據所述轉動角度控制轉向電機轉向之后，所述方法還可以根據所述轉向電機的轉向角度和所述轉動角度，確定轉向后方向盤的位置，并將轉向后的方向盤的位置設置為轉向助力原點。
[0046]在E⑶14內可以預設有以下參數:
[0047]1、第一閾值，用于作為車輛跑偏的轉向力矩的判斷條件，優選的，第一閾值可以設置為0.5匪(牛米)；
[0048]2、第二閾值，用于作為車輛正常轉向的車速的判斷條件，優選的，第二閾值可以設置為 60km/h。
[0049]3、轉向力矩工作區間，為車輛正常轉向時轉向力矩所處的區間，不同品牌、不同車型的車輛，轉向力矩工作區間不同。在本發明實施例中，優選的，轉向力矩工作區間可以設置為(2.5,4)。
[0050]為了清楚說明本發明的技術方案，以下結合圖1和圖2，對車輛跑偏方向校正系統進行車輛跑偏方向校正的流程進行詳細說明，如圖2所示，所述流程包括以下步驟:
[0051]步驟201，ECU接收橫擺角速度傳感器發送的橫擺角速度檢測值、側偏角傳感器發送的側偏角檢測值、轉向力矩傳感器發送的轉向力矩檢測值。
[0052]具體的，橫擺角速度傳感器11、側偏角傳感器12和轉向力矩傳感器13可以按照各自的檢測周期獲取各自的檢測數據(即橫擺角速度檢測值、側偏角檢測值和轉向力矩檢測值)，在本發明實施例中，橫擺角速度傳感器11、側偏角傳感器12和轉向力矩傳感器13的檢測周期相同，也就是說，橫擺角速度傳感器11、側偏角傳感器12和轉向力矩傳感器13可以同步向E⑶14發送檢測數據。
[0053]步驟202，ECU根據當前接收到的轉向力矩檢測值、橫擺角速度檢測值、側偏角檢測值以及學習到的正常轉向時的側偏角和橫擺角速度，判斷車輛是否跑偏，若車輛跑偏，則執行步驟203，否則，維持當前的狀態。
[0054]需要說明的是，E⑶14具有學習功能，在車輛行駛過程中，E⑶14可以學習到正常轉向時的側偏角和橫擺角速度，ECU14學習正常轉向時的側偏角和橫擺角速度的原理及具體實現方式屬于現有技術，在此不再贅述。
[0055]具體的，E⑶14判斷車輛是否跑偏的具體流程后續再詳細描述。
[0056]步驟203，E⑶根據側偏角檢測值計算轉動角度。
[0057]具體的，ECU14可以根據接收到的側偏角檢測值計算輪側向力，并根據計算出的輪側向力計算能夠使車輪回正的轉向電機的轉動角度。其中，根據側偏角計算輪側向力的具體實現屬于現有技術，在此不再贅述。
[0058]轉動角度可以根據輪側向力和比例系數計算獲得，其中，比例系數可以根據轉向系統傳動比和輪胎參數確定。
[0059]步驟204，ECU將轉動角度發送給所述轉向電機，以使所述轉向電機根據所述轉動角度轉向。
[0060]具體的，ECU14向轉向電機15發送控制指令，控制指令中攜帶有計算出的轉動角度。轉向電機15接收到ECU14發送的控制指令后，根據該轉動角度進行轉向，即轉向電機15轉動該轉動角度。
[0061 ] 需要說明的是，轉向角度中的符號可以代表轉向的方向，例如，可以設定，轉動角度為正，表不轉向電機15向右轉動，轉動角度為負，表轉向電機15向左轉動。
[0062]進一步的，在步驟204之后，所述流程還可以包括以下步驟:
[0063]步驟205，ECU確定轉向后方向盤的位置，并將轉向后的方向盤的位置設置為轉向助力原點。
[0064]轉向助力原點為電動助力轉向裝置中一項參數，指的是車輛直行時方向盤的位置，電動助力轉向裝置會把方向盤此時的位置設定為轉向助力原點位置，當車輛跑偏時，轉向助力原點位置與方向盤中間位置發生偏離(車輛未跑偏時，轉向助力原點是方向盤的中間位置)，為了維持車輛直線行駛，需要重新設定轉向助力原點。
[0065]具體的，ECU14可以根據轉向角度檢測值和所述轉動角度，確定轉向后方向盤的位置，即將轉向角度檢測值與計算出的轉動角度相疊加，以對實際轉向角度糾偏，即可得到轉向后的方向盤位置。
[0066]通過上述步驟可以看出，根據轉向力矩檢測值、橫擺角速度檢測值、側偏角檢測值以及學習到的正常轉向時的側偏角和橫擺角速度，判斷車輛是否跑偏，在車輛跑偏時，根據側偏角檢測值計算轉動角度，并根據計算出的轉動角度控制轉向電機轉向，可以自動發現車輛跑偏情況，并及時調整轉向電機，以校正跑偏現象，可以消除跑偏帶來的安全隱患，尤其是對于缺乏駕駛經驗的駕駛員來說，提高其駕駛安全性。
[0067]以下結合圖3，對ECU判斷車輛跑偏的流程進行詳細說明，如圖3所示，該判斷車輛跑偏的流程可以包括以下步驟:
[0068]步驟301，ECU判斷轉向力矩檢測值是否等于O，若轉向力矩檢測值等于0，則執行步驟302 ;若轉向力矩檢測值不等于0，則執行步驟303。
[0069]具體的，若轉向力矩檢測值等于0，說明方向盤未受到外力，則進一步判斷當前的橫擺角速度和側偏角(即執行步驟302)，若轉向力矩檢測值不等于0，說明此時方向盤發生轉向，至于是正常轉向還是車輛跑偏的情況，還需要根據轉向力的大小做進一步判斷(即執行步驟303)。
[0070]步驟302，E⑶判斷橫擺角速度檢測值是否等于0，且側偏角檢測值是否等于0，若橫擺角速度檢測值等于0，且側偏角速度檢測值等于0，則判斷為車輛直行，無轉向；否則，結束流程。
[0071]具體的，當轉向力矩檢測值、橫擺角速度檢測值和側偏角檢測值均為O時，說明方向盤既沒有發生轉向，車輛也未產生橫擺角速度，也未發生側偏，也就是說，此時車輛為直行狀態。
[0072]步驟303，ECU將轉向力矩檢測值與預設的第一閾值相比較，若轉向力矩檢測值小于第一閾值，則執行步驟304，否則，執行步驟305。
[0073]具體的，若轉向力矩檢測值小于第一閾值，且不等于0，說明方向盤發生輕微轉向，需要進一步根據側偏角檢測值、橫擺角速度檢測值、正常轉向時的側偏角和橫擺角速度判斷是否為跑偏狀態(即執行步驟304)。
[0074]步驟304，ECU將側偏角檢測值與學習到的正常轉向時的側偏角相比較，并將橫擺角速度檢測值與學習到的正常轉向時的橫擺角速度相比較，若側偏角檢測值小于學習到的正常轉向時的側偏角，且橫擺角速度檢測值小于學習到的正常轉向時的橫擺角速度，則判斷為車輛跑偏，否則，結束流程。
[0075]具體的，若轉向力矩檢測值小于第一閾值(在本實施例中，第一閾值為0.5NM)且不等于0，且側偏角檢測值小于學習到的正常轉向時的側偏角，且橫擺角速度檢測值小于學習到的正常轉向時的橫擺角速度，說明方向盤發生輕微轉向，但比正常轉向的程度要小，也就是說車輛發生跑偏。
[0076]步驟305，ECU判斷轉向力矩檢測值是否屬于預設的轉向力矩工作區間，若是，則執行步驟306，否則，結束流程。
[0077]具體的，若轉向力矩檢測值屬于轉向力矩工作區間，在本實施例中，轉向力矩工作區間為(2.5，4)，則需要進一步通過當前車速判斷是否為正常轉向(即執行步驟306)。
[0078]步驟306，ECU接收車速傳感器發送的車速檢測值，并將車速檢測值與預設的第二閾值相比較，若車速檢測值小于或等于第二閾值，則判斷為車輛正常轉向，否則，結束流程。
[0079]具體的，ECU還可以接收車速傳感器發送的車速檢測值(車速傳感器在圖1中未繪示)，若轉向力矩檢測值屬于轉向力矩工作區間，且車速檢測值小于或等于第二閾值(在本實施例中，第二閾值為60km/h)，說明車輛低速行駛且方向盤轉向，也就是說，車輛正常轉向。
[0080]需要說明的是，在上述流程中，結束流程是指ECU維持當前的狀態，不做任何操作。在本發明實施例的方案中，ECU判斷出車輛直行無轉向以及車輛正常轉向時，同樣也是維持當前的狀態，只有ECU判斷出車輛跑偏時，才進行跑偏方向校正(即執行步驟203及后續步驟)。
[0081]需要說明的是，本發明實施例提供的車輛跑偏方向校正系統需要安裝在具有主動轉向補償功能的車輛上，才可以實現上述跑偏自動校正的功能。
[0082]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種車輛跑偏方向校正系統，其特征在于，包括:橫擺角速度傳感器、側偏角傳感器、轉向力矩傳感器、電子控制單元^⑶和轉向電機； 所述用于，接收橫擺角速度傳感器發送的橫擺角速度檢測值、側偏角傳感器發送的側偏角檢測值、轉向力矩傳感器發送的轉向力矩檢測值；根據所述轉向力矩檢測值、橫擺角速度檢測值、側偏角檢測值以及學習到的正常轉向時的側偏角和橫擺角速度，判斷車輛是否跑偏，若判斷出車輛跑偏，則根據所述側偏角檢測值計算轉動角度，并將所述轉動角度發送給所述轉向電機，以使所述轉向電機根據所述轉動角度轉向。
2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，所述系統還包括用于檢測轉向電機的轉向角度的轉向角度傳感器； 所述還用于，接收轉向角度傳感器發送的轉向角度檢測值；以及，在將所述轉動角度發送給所述轉向電機之后，根據所述轉向電機的轉向角度檢測值和所述轉動角度，確定轉向后方向盤的位置，并將轉向后方向盤的位置設置為轉向助力原點。
3.如權利要求1或2所述的系統，其特征在于，所述2⑶具體用于，判斷轉向力矩檢測值是否為0，若不為0，則將轉向力矩檢測值與預設的第一閾值相比較，將側偏角檢測值與學習到的正常轉向時的側偏角相比較，并將橫擺角速度檢測值與學習到的正常轉向時的橫擺角速度相比較，當轉向力矩檢測值小于第一閾值，且側偏角檢測值小于學習到的正常轉向時的側偏角，且橫擺角速度檢測值小于學習到的正常轉向時的橫擺角速度時，判斷為車輛跑偏。
4.如權利要求1或2所述的系統，其特征在于，所述具體用于，根據所述側偏角檢測值計算輪側向力，并根據計算出的輪側向力計算轉動角度。
5.一種車輛跑偏方向校正方法，其特征在于，包括以下步驟: 獲取車輛行駛時的橫擺角速度、車輪前輪的側偏角以及轉向力矩； 根據所述橫擺角速度、車輪前輪的側偏角、轉向力矩以及正常轉向時的側偏角和橫擺角速度，判斷車輛是否跑偏； 若車輛跑偏，則根據當前獲取到的車輛行駛時車輪前輪的側偏角計算轉動角度，并根據所述轉動角度控制轉向電機轉向。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 獲取轉向電機的轉向角度； 所述根據所述轉動角度控制轉向電機轉向之后，所述方法還包括: 根據所述轉向電機的轉向角度和所述轉動角度，確定轉向后方向盤的位置，并將轉向后的方向盤的位置設置為轉向助力原點。
7.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述根據所述橫擺角速度、車輪前輪的側偏角、轉向力矩以及正常轉向時的側偏角和橫擺角速度，判斷車輛是否跑偏，具體包括: 判斷轉向力矩是否為0，若不為0，則將轉向力矩與預設的第一閾值相比較，將車輪前輪的側偏角與正常轉向時的側偏角相比較，并將橫擺角速度與正常轉向時的橫擺角速度相比較； 若轉向力矩小于第一閾值，且側偏角小于正常轉向時的側偏角，且橫擺角速度小于正常轉向時的橫擺角速度，則判斷為車輛跑偏。
8.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述根據當前獲取到的車輛行駛時車輪前輪的側偏角計算轉動角度，具體包括: 根據當前獲取到的車輛行駛時車輪前輪的側偏角計算輪側向力，并根據計算出的輪側向力計算轉動角度。
【文檔編號】B62D6/00GK104401392SQ201410509833
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2014年9月28日
【發明者】謝文鋒, 陶薛磊, 劉慧建, 高家兵 申請人:奇瑞汽車股份有限公司