[发明专利]用于提供轮胎力累积补偿的线控转向系统和方法

说明书

用于车辆的线控转向系统(100)和方法，包括和利用：方向盘系统(12)，方向盘系统(12)包括方向盘；联接或应用到方向盘并且用于确定方向盘的角度量值和提供对应的控制信号的角度传感器或机构(14)；和联接或应用到方向盘并且用于确定方向盘的角速率和提供对应的控制信号偏移的角速率传感器或机构(26)；转向致动器系统(22)，其包括联接到车辆的一个或多个车轮(50)并且用于接收集合控制信号和控制信号偏移和作为响应转动车轮(50)的车轮角度致动器(24)。方向盘系统(12)还包括用于接收来自角速率传感器或机构(26)的角速率输入(32)并且导出对应于控制信号偏移的角度偏移输出(34)的角速率滤波器/调谐器(30)。

技术领域

本公开总体上涉及汽车领域。更具体地，本公开涉及提供轮胎力累积补偿的线控转向系统(steer-by-wire systems，SBW)和方法。这些线控转向系统和方法发现尤其适用于驾驶员辅助(DA)情境。

背景技术

随着驾驶员辅助(DA)和自主驾驶(AD)系统变得越来越普遍和被接受，线控转向系统在车辆中变得越来越流行。这种线控转向系统消除了将车辆的方向盘联接到其转向的车轮的常规机械联动装置，用多个电子传感器、控制器和致动器替换这些机械联动装置。例如，飞行器已经使用线控转向系统一段时间来克服存在于各种控制表面上的较大的力，并且使得飞行器更容易飞行且对飞行更敏感。机械方向盘输入被转换为电信号，该电信号又被转换为机械轮输出。这可以被认为是对其逻辑结论采取的动力辅助转向。

图1示出了用于车辆的常规线控转向系统和方法10。方向盘系统12包括方向盘，驾驶员通过方向盘使车辆转向；和角度传感器14，其感测方向盘的旋转程度。对应于方向盘的旋转程度或方向盘角度的控制信号被传输到转向致动器系统22，转向致动器系统22包括车轮角度致动器24，该车轮角度致动器24最终负责将车辆的一个或多个车轮50转动到与方向盘的旋转程度相对应的控制信号所指示的程度。角度传感器14和车轮角度致动器24联接到与集合车辆处理单元5相关联的各种处理和控制系统。当然，不同的比例因子可以应用于控制信号，以将一个或多个车轮50的响应微调到驾驶员的转向请求。还应当注意，这可以应用于两轮转向和四轮转向配置中。

然而，一个问题是轮胎力累积不是瞬时的。这可导致在某些运行情况下车辆的处理和灵活性劣化。驾驶员的转向请求不作为精确的车轮响应而被干脆利落地(crisply)执行。该问题通过本文提供的线控转向系统和方法来解决，所述线控转向系统和方法利用轮胎的滑移动力学(slip dynamics)，通过过冲(overshooting)提供更快的响应。

发明内容

在各示例性实施例中，本公开提供了线控转向系统和方法，所述线控转向系统和方法将偏移施加到上述常规控制信号，使得在车辆的精确车轮响应和处理与敏捷度得到改善时，驾驶员的转向请求被更干脆利落地执行。在方向盘系统中，除了使用感测方向盘的旋转程度的角度传感器之外，还使用角速率传感器来感测方向盘旋转的速率。该角速率输入由角速率滤波器/调谐器处理以生成角度偏移输出，所述角度偏移输出被前馈到控制回路以修改控制信号。所述控制信号是角度请求(AngleRequest)，其结合了角度加滤波器(即，速率)。然后，该修改的控制信号被提供给转向致动器系统的车轮角度致动器，并且用于控制一个或多个车轮，前轮和/或后轮的响应。因此，考虑到方向盘的旋转的程度和速率，一个或多个车轮的响应被更精确地微调到驾驶员的转向请求。

此外，该修改的控制信号可以被提供给转向致动器系统的车轮外倾致动器，以使一个或多个车轮外倾(camber)，如果期望，在某些状况下提供甚至更大的车辆响应性。