[發(fā)明專利]一種基于操縱桿的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210385467.3
• 申請日: 2012-10-11
• 公開（公告）號: CN102874308A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭宏宇;王冰雨;宗長富
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: B62D6/00
• 分類號: B62D6/00;B62D101/00;B62D113/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具體地說是基于操縱桿的汽車線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向角傳動比控制方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)從方向盤到車輪之間均為機(jī)械連接，其轉(zhuǎn)向角傳動比固定，這導(dǎo)致汽車低速行駛時，駕駛員往往需要轉(zhuǎn)動較大的方向盤轉(zhuǎn)角才能控制汽車轉(zhuǎn)向運(yùn)動，給駕駛員造成了較重的駕駛負(fù)擔(dān)；汽車高速行駛時，駕駛員可以操作的方向盤轉(zhuǎn)角范圍又較小，這使得轉(zhuǎn)向變得非常靈敏，也給駕駛員造成了一定的駕駛負(fù)擔(dān)。經(jīng)驗豐富的駕駛員在操控汽車時會根據(jù)駕駛經(jīng)驗進(jìn)行相應(yīng)的人為補(bǔ)償控制，然后一些駕駛經(jīng)驗較少的駕駛員則不能很好地駕駛汽車，甚至引發(fā)交通事故。此外，傳統(tǒng)機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)占據(jù)空間大，在汽車發(fā)生碰撞時也會對駕駛員造成一定的傷害。線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取消了轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的機(jī)械連接，不但可以減輕轉(zhuǎn)向系統(tǒng)重量，改善駕駛特性，又提高了汽車設(shè)計的靈活性，便于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的整車布置；另外，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中用操縱桿代替?zhèn)鹘y(tǒng)的轉(zhuǎn)向盤，使得駕駛更加簡捷，通過單手就可以完成汽車轉(zhuǎn)向控制(轉(zhuǎn)向盤需要雙手才能完成操作控制)，這方便了部分殘疾人駕駛汽車。目前線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向角傳動比方面的研究還主要處于理論研究階段，方法較為復(fù)雜很難進(jìn)行實車推廣應(yīng)用。在工程上，目前還很少有關(guān)于基于操縱桿的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向角傳動比控制方法方面的研究，一般僅僅基于汽車行駛中的某個單一參數(shù)，如車速、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角等，對車輛行駛狀態(tài)的描述不夠全面，沒有完全體現(xiàn)出線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的優(yōu)越性。至今，還沒有關(guān)于車速和操縱桿角速度的轉(zhuǎn)向角傳動比控制方法提出。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是完善現(xiàn)有線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和角傳動比設(shè)計方面的不足，提供一種基于操縱桿的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比控制方法，充分發(fā)揮線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢，提高汽車的轉(zhuǎn)向舒適性和操控性。具體的控制方法是通過車上自帶的傳感采集器獲取車輛的行駛速度(車速)和操縱桿轉(zhuǎn)角角度信息，其中操縱桿轉(zhuǎn)角可以表示為隨時間變化的曲線，通過對操縱桿轉(zhuǎn)動角度的時間歷程曲線求一階導(dǎo)數(shù)便可得到操縱桿角速度信息。參考傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)向試驗數(shù)據(jù)，設(shè)計一個轉(zhuǎn)向傳動比隨車速和操縱桿轉(zhuǎn)動角速度變化的函數(shù)，函數(shù)的輸入值是車速和操縱桿轉(zhuǎn)動角速度，輸出值是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比。在駕駛員駕駛汽車行駛時，每一時刻下的車速和操縱桿轉(zhuǎn)動角速度值也唯一，也同時計算得到的轉(zhuǎn)向角傳動比也是唯一的，這也實現(xiàn)了隨車速和操縱桿轉(zhuǎn)動角速度變化的變轉(zhuǎn)向角傳動比。要注意的是，由于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)存在間隙，因此駕駛員在利用操縱桿進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制時會有一定大小的死區(qū)，該死區(qū)由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)械間隙產(chǎn)生，是不可避免的，在這個死區(qū)的范圍內(nèi)，雖然操縱桿轉(zhuǎn)角不為零，但是車輛轉(zhuǎn)向前輪沒有轉(zhuǎn)角響應(yīng)。另一方面，當(dāng)操縱桿轉(zhuǎn)動角速度的數(shù)值較大時，在變轉(zhuǎn)向角傳動比作用下，即使操縱桿未達(dá)到最大偏離位置，但此時車輛的轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)角已達(dá)極限，則從這個臨界位置開始，多余的同方向操縱桿轉(zhuǎn)角不再對車輛轉(zhuǎn)向前輪轉(zhuǎn)角產(chǎn)生影響。由于該臨界位置的角度值是變化的，需要保證車輛在所有轉(zhuǎn)向工況下操縱桿均能使汽車轉(zhuǎn)向輪達(dá)到轉(zhuǎn)向極限位置。

附圖說明

下面結(jié)合附圖進(jìn)行進(jìn)一步的說明：

圖1為基于操縱桿的線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)角傳動比控制策略邏輯結(jié)構(gòu)圖。

圖2為數(shù)據(jù)對照表格的具體數(shù)據(jù)設(shè)置圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的描述。考慮到實際情況，要求：

1.車輛低速行駛時，無論是直線行駛還是駕駛員進(jìn)行大角度的轉(zhuǎn)向操作，都需要轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更加靈活，以減少駕駛員的勞動量，因此轉(zhuǎn)向角傳動比要相對大。

2.車輛在高速行駛時，為了保證車輛平穩(wěn)行駛，車輛轉(zhuǎn)向前輪角度很小，同時操縱桿角速度也比較低，才能需要車輛轉(zhuǎn)向運(yùn)動更加穩(wěn)定，則角傳動比要設(shè)計的相對小；車輛平穩(wěn)行駛時，若前方路段突發(fā)緊急狀況，需要駕駛員緊急轉(zhuǎn)向，即操縱桿角速度較大時，角傳動比也要增加，從而可以更快速的實現(xiàn)駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖，即當(dāng)車速一定時，操縱桿角速度越大，說明駕駛員的轉(zhuǎn)向意愿更加急切，因此轉(zhuǎn)向角傳動比應(yīng)該越大。

3.當(dāng)操縱桿角速度一定時，考慮到車輛的行駛速度大多數(shù)情況下介于30km/h和60km/h之間，所以當(dāng)車速在該區(qū)間內(nèi)時取角傳動比為定值以保證車輛的穩(wěn)定性。