[發明專利]一種基于車路協同的汽車主動轉向控制系統及方法

在審

• 申請號: 201910192051.1
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109849900A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 賀宜;劉昊陽;孟治金;蘇航;耿丹陽;祁鈺茜
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學;中交信息技術國家工程實驗室有限公司
• 主分類號: B60W30/045
• 分類號: B60W30/045;B60W10/06;B62D6/00;B62D15/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 薛玲

本發明提出了一種基于車路協同的汽車主動轉向控制系統及方法。本發明包括基于車路協同的汽車主動轉向控制系統。主動轉向控制單元根據傳感器采集的車輛周圍信息和道路旁路基信號發射器發射的路面信息計算出車輛轉彎的位置范圍與理論車速及理論發動機轉速；將理論車速、理論發動機轉速分別傳給節氣門調節器、發動機轉速控制器調節車速和發動機轉速。車輛進行轉彎時，系統檢測到方向盤轉角并將檢測值傳給主動轉向控制單元，經過處理計算后得到轉向附加角，并傳給方向盤轉角控制器，實現實時的主動轉向控制。本發明基于車路協同思想，控制過程結合具體的道路信息，采用模型預測控制方法，有效提升車輛轉彎的安全性、穩定性和可靠性。

技術領域

本發明屬于汽車工程技術領域，尤其涉及一種基于車路協同的汽車主動轉向控制系統及方法。

背景技術

隨著科學技術水平的發展，汽車的自動化與智能化程度進一步提升，人們對于汽車行駛的操縱性、舒適性和安全性等越來越重視，汽車轉向系統的研究也得到了很大程度的發展。汽車轉向系統的發展歷程主要包括了以下幾個階段：機械轉向系統、液壓助力轉向系統、電控液壓助力轉向系統、電動助力轉向系統、主動轉向系統、線控轉向系統、自動轉向系統。

近年來，主動轉向系統(AFS)已在實車上得到應用，以寶馬開發的主動前輪轉向系統為例，通過增設一套雙行星齒輪機構，根據駕駛員的駕駛意圖，利用主動轉向電機對汽車前輪施加一個獨立于駕駛員的轉向附加轉角，從而對駕駛員施加在前輪上的轉向角度適當的進行修正，對車輛進行主動轉向控制，以此來提高車輛的操縱穩定性以及軌跡保持性能，實現主動轉向。此系統通過施加修正角度解決了低速時轉向靈活與高速時保證方向穩定的矛盾，進一步提高了車輛的穩定性與操縱性。但是，這種現代主動轉向系統控制系統僅僅只根據車速和駕駛者施加在前輪的轉向角度計算出附加轉向角，并未考慮不同路況車輛轉向角的差異性。此外，在整個轉彎過程中，轉彎角度產生的外部信息依據僅僅是駕駛員的主觀判斷，這種主動轉向控制系統計算形成的轉彎角度對道路的適應性差，沒有結合要經過的彎道具體的道路信息，因此這種系統形成的轉彎角度可靠性不高。

經對現有技術文獻檢索發現，公開號為：CN 108423065A，公開了一種少齒差行星齒輪主動轉向系統及其控制方法，該技術控制方法包括通過實時采集汽車車速，獲得當前車速下轉向系統的傳動比，同時采集汽車方向盤轉角和轉矩，根據所述轉向系統的傳動比計算耦合電機的輸出轉角，并控制耦合電機輸出所述轉角。但是，該控制系統對于車輛轉彎過程的外界信息采集不充分，未考慮道路狀況對車輛轉彎的影響，控制系統對于車輛轉彎的適應性較差。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明提出了一種基于車路協同的汽車主動轉向控制系統及方法，其設計合理且操作簡便，基于車路協同的思想，能夠針對不同的路況信息實時控制車輛的轉向角度，有效地提升了車輛轉向時的安全性和可靠性，避免了因駕駛員主觀駕駛意圖的失誤而產生的安全事故。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案實現的，本發明包括對汽車轉向狀態監測裝置，對接收和監測的數據進行計算處理的控制單元，對綜合信息處理結果執行的調節控制執行機構。

本發明系統的技術方案為一種基于車路協同的汽車主動轉向控制系統，其特征在于，包括方向盤轉角傳感器、發動機轉速傳感器、車速傳感器、GPS導航模塊、橫擺角速度傳感器、車載雷達、車輛端路基信號接收器、道路旁路基信號發射器、主動轉向控制單元、方向盤轉角控制器、發動機轉速控制器、節氣門調節器；

所述主動轉向控制單元分別與所述的方向盤轉角傳感器、發動機轉速傳感器、車速傳感器、GPS導航模塊、橫擺角速度傳感器、車載雷達、車輛端路基信號接收器、方向盤轉角控制器、發動機轉速控制器、節氣門調節器通過導線依次連接。

作為優選，所述主動轉向控制單元位于汽車前蓋蓄電池旁，用于實時接收信息并實時反饋，從而實現轉向的實時控制；

作為優選，所述方向盤轉角傳感器位于汽車轉向軸上，用于檢測駕駛員轉動方向盤角度信號θ；