本公開大體涉及車輛，并且更具體地涉及一種用于控制后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以對準車輛的前轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

車輛的前轉(zhuǎn)向系統(tǒng)允許駕駛員使車輛的前輪轉(zhuǎn)向。車輛的后轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可使后輪獨立于前輪轉(zhuǎn)向。前轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通常包括方向盤、方向盤角度傳感器、連接到方向盤的轉(zhuǎn)向軸、連接到轉(zhuǎn)向軸的轉(zhuǎn)向單元以及一個或多個構(gòu)件，例如連接到轉(zhuǎn)向單元的拉桿和車輪的車輪轉(zhuǎn)向節(jié)。方向盤通常包括連接到轉(zhuǎn)向軸的輪轂、與輪轂間隔開并圍繞該輪轂的外輪輞以及與輪轂和輪輞互連的多個輻條。

在大多數(shù)車輛中，當車輪被筆直地對準時，方向盤取向為使得方向盤的輻條在起始或中間位置呈水平狀態(tài)出現(xiàn)。在一些情況下，方向盤可能在車輛組裝過程中或在現(xiàn)場沒有對準，即，方向盤的輻條不再處于起始或中間位置。駕駛員通常都不希望出現(xiàn)從起始或中間位置的明顯偏離。在一些情況下，方向盤是對準的，但車輛可能未對準，即當車輛直線行駛時，方向盤不再處在起始或中間位置。駕駛員通常不希望出現(xiàn)車輛的偏差。

因此，希望提供用于校正這種偏差的方法和系統(tǒng)。還希望提供用于控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以校正這種偏差的方法和系統(tǒng)，以及提供包括此類方法和/或系統(tǒng)的改進車輛。此外，結(jié)合本發(fā)明的附圖和背景技術(shù)，從隨后對本發(fā)明和所附權(quán)利要求的詳細說明來看，本發(fā)明其他期望的特征和特性將變得顯而易見。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

提供了用于對準車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。在一個實施例中，一種方法包括確定車輛何時行駛在直線路徑上；當車輛正行駛在直線路徑上時，確定方向盤位置誤差；過濾方向盤位置誤差；基于方向盤位置誤差和閉環(huán)控制方法來計算后輪轉(zhuǎn)向偏移量；以及基于后輪轉(zhuǎn)向偏移量生成發(fā)給后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制信號。

在另一個實施例中，一種系統(tǒng)包括后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和控制模塊?？刂颇K確定車輛在直線路徑上行駛時的方向盤位置誤差，過濾該方向盤位置誤差；基于方向盤位置誤差和閉環(huán)控制方法計算后輪轉(zhuǎn)向偏移量，并基于后輪轉(zhuǎn)向偏移量生成發(fā)給后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制信號。

在另一個實施例中，提供了一種車輛。該車輛包括后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以及控制模塊?？刂颇K確定與前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的偏差，并基于該偏差和閉環(huán)控制方法生成發(fā)給后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制信號。

附圖說明

本公開在下文中將結(jié)合附圖進行描述，其中，相同的數(shù)字表示相同的元件，并且：

圖1是根據(jù)示例性實施例的一種車輛的功能框圖，該車輛在諸多特征中尤其包括轉(zhuǎn)向偏差校正系統(tǒng)；

圖2是根據(jù)示例性實施例的一種轉(zhuǎn)向偏差校正系統(tǒng)的控制模塊的功能框圖；

圖3A至圖3C是根據(jù)示例性實施例的車輛的操作的說明圖；以及

圖4是根據(jù)示例性實施例的一種用于校正發(fā)生偏差的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的方法的流程圖。

具體實施方式

以下詳細描述在本質(zhì)上僅是示例性的，并不旨在限制應用或用途。另外，就前述的技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或者以下詳細描述中提出的任何明示或暗示的理論并不帶有任何約束意圖。如本文中所用，術(shù)語“模塊”是指單獨地或以任何組合使用的任何硬件、軟件、固件、電子控制元件、處理邏輯和/或處理器裝置，包括但不限于：專用集成電路(ASIC)、電子電路、處理器(共享、專用或組別)和執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的存儲器、組合邏輯電路和/或提供所述功能的其他合適部件。

參見圖1，示出了根據(jù)各種實施例的車輛100，其包括轉(zhuǎn)向偏差校正系統(tǒng)102。雖然本文所示的附圖示出了帶有元件的某些排列方式的示例，但另外的居間元件、裝置、特征或部件可以存在于實際的實施例中。還應該理解，圖1僅是說明性的并且可能不按比例繪制。

如圖1所示，車輛100通常包括底盤104、車體106、前輪108、后輪110、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)112、后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)114和控制模塊116。車體106布置在底盤104上，并基本上包圍車輛100的其他部件。車體106和底盤104可以共同形成車架。車輪108-110各自旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到車體106的相應角落附近的底盤104。

可以理解的是，車輛100可以是多種不同類型的汽車中的任何一種，例如，轎車、貨車、卡車或運動型多功能車(SUV)，并且可以是兩輪驅(qū)動(2WD)(即，后輪驅(qū)動或前輪驅(qū)動)、四輪驅(qū)動(4WD)或全輪驅(qū)動(AWD)。車輛100也可以包含多個不同類型的推進系統(tǒng)中的任何一個或組合，例如，汽油或柴油燃料內(nèi)燃機、“混合燃料車輛”(FFV)發(fā)動機(即，使用汽油和乙醇的混合物)、氣態(tài)化合物(如，氫氣或天然氣)燃料發(fā)動機、燃燒/電動機混合發(fā)動機以及電動機。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)112包括轉(zhuǎn)向柱118和方向盤120。在各種實施例中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)112還包括各種其他特征(未在圖1中示出)，如轉(zhuǎn)向齒輪、液壓動力轉(zhuǎn)向(HPS)、轉(zhuǎn)向柱與轉(zhuǎn)向齒輪之間的中間連接軸、實現(xiàn)中間連接軸之間所需的鉸接角的柔性或剛性的連接接頭、以及拉桿。轉(zhuǎn)向齒輪依次包括齒條、輸入軸和內(nèi)部傳動裝置。

在各種實施例中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)112是一種電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)，其包括電機122，該電機122聯(lián)接到轉(zhuǎn)向系統(tǒng)112并提供扭矩或力給轉(zhuǎn)向系統(tǒng)112的可旋轉(zhuǎn)或平移構(gòu)件。電機122可聯(lián)接到轉(zhuǎn)向柱118的可旋轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)向齒輪的齒條。在旋轉(zhuǎn)電機的情況下，電機122通常通過齒輪傳動或皮帶驅(qū)動構(gòu)造連接，以實現(xiàn)電機軸旋轉(zhuǎn)與柱軸旋轉(zhuǎn)或齒條線性運動之間的有利比例。反過來，在轉(zhuǎn)向期間，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)112基于從電機122接收的輔助扭矩，加上經(jīng)由方向盤120從車輛100的駕駛員接收到的任何扭矩，對可轉(zhuǎn)向前車輪108產(chǎn)生影響。

后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)114安裝在底盤104或車體106上或者后橋總成上，并可以獨立于由駕駛員經(jīng)由方向盤120給定的轉(zhuǎn)向輸入而控制后輪110的轉(zhuǎn)向。后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)114類似地包括電機124和各種其他特征，如齒輪減速機構(gòu)、拉桿以及被控制來調(diào)整后輪110的轉(zhuǎn)向位置的驅(qū)動電路。

控制模塊116通信地聯(lián)接到后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)114或是作為后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)114的一部分，并控制其操作。一般來說，控制模塊116確定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)112的方向盤120的偏差，并產(chǎn)生控制信號126到后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)114的驅(qū)動電路以控制電機124，從而將后輪110調(diào)整至特定角度。通過僅將后輪110調(diào)整至特定角度，迫使車輛100通過調(diào)整前輪并校正方向盤120的偏差來重新建立新的中心線。在各種實施例中，控制模塊116基于方向盤120的被稱為方向盤位置誤差的角度偏移量來確定該特定角度?？刂颇K116基于感測和/或建模數(shù)據(jù)來確定方向盤120的角度偏移量。可以理解，控制模塊116還可聯(lián)接到并控制各種其他未示出的車輛裝置與系統(tǒng)。根據(jù)示例性實施例，圖2中提供了對控制模塊116的更詳細的描述，并且下面將結(jié)合圖2進一步加以論述。

如圖1中所示，控制模塊116接收攜帶著來自羅盤128、全球定位系統(tǒng)(GPS)裝置130和傳感器陣列132中的至少一個的至少一些數(shù)據(jù)的信號。羅盤128在多個點處及時地測量表示車輛100的方位的值，并產(chǎn)生提供這種羅盤方位值的羅盤信號。GPS裝置130接收關(guān)于車輛100的方位的值(即，使用未進行描述的GPS衛(wèi)星系統(tǒng))并產(chǎn)生提供這種GPS方位值的GPS方位信號。傳感器陣列132包括但不限于一個或多個方向盤位置傳感器134、橫擺角速度傳感器136以及輪胎轉(zhuǎn)速傳感器138。

橫擺角速度傳感器136測量車輛100的橫擺角速度。橫擺角速度傳感器136將橫擺角速度值提供給控制模塊116進行處理，包括確定方向盤120的位置誤差。輪胎轉(zhuǎn)速傳感器138測量輪胎的角速度。輪胎轉(zhuǎn)速傳感器138將輪胎角速度值提供給控制模塊116進行處理，包括確定方向盤120的位置誤差。方向盤位置傳感器134測量方向盤120的角位置。方向盤位置傳感器134將方向盤位置值提供給控制模塊116進行處理，包括確定方向盤120的位置誤差。

現(xiàn)在參照圖2并繼續(xù)參照圖1，數(shù)據(jù)流程圖說明了根據(jù)各實施例的圖1的控制模塊116。可以理解，根據(jù)本公開的控制模塊116的各實施例可包括任何數(shù)量的子模塊。例如，圖2中示出的子模塊可以進行組合和/或被進一步分割，以便類似地控制后輪角度。如上所述，向控制模塊116的輸入可以是從傳感器陣列132接收、從車輛100內(nèi)其他控制模塊(未示出)接收和/或由控制模塊116內(nèi)的子模塊(未示出)確定。在各實施例中，控制模塊116包括直線路徑確定模塊200、方向盤位置誤差確定模塊210、角度偏移量確定模塊220以及轉(zhuǎn)向角控制模塊230。

直線路徑確定模塊200接收作為輸入的方位數(shù)據(jù)240。方位數(shù)據(jù)240包括表示車輛100或車輛100的前輪108的方位或方向的數(shù)據(jù)，并可接收自羅盤128、GPS裝置130、輪胎轉(zhuǎn)速傳感器138和/或橫擺角速度傳感器136。

基于方位數(shù)據(jù)240，直線路徑確定模塊200確定車輛100是否行駛在直線路徑上。例如，直線路徑確定模塊200確定羅盤方位的變化、GPS方位的變化、橫擺角速度和/或車輪輪胎間的輪胎角速度差值。直線路徑確定模塊200將確定的變化(或者如果變化是由一個以上的源確定，則是多個變化)和/或差值與(多個)預定閾值進行對比。例如，如果(多個)變化和/或差值小于(多個)預定閾值，則車輛100被確定為在直線路徑上行駛并且相應地設(shè)置直線路徑檢測標記250。然而，如果(多個)變化和/或差值大于(多個)預定閾值，則車輛100被確定為未在直線路徑上行駛并且相應地設(shè)置直線路徑檢測標記250。

方向盤誤差確定模塊210接收作為輸入的方向盤位置數(shù)據(jù)260和直線路徑檢測標記250。方向盤位置數(shù)據(jù)260包括表示方向盤120的角位置的數(shù)據(jù)并可接收自例如方向盤位置傳感器134。

如果直線路徑檢測標記250表示車輛100在直線路徑上行駛，方向盤誤差確定模塊210在車輛100直線行駛時確定方向盤位置誤差270。例如，方向盤誤差確定模塊210計算出誤差270，作為當行駛在直線路徑上時希望的方向盤位置與由方向盤位置數(shù)據(jù)260所表示的當前方向盤位置之間的差值。希望的方向盤位置可以是例如在車輛的研發(fā)期間、車輛的制造期間(例如，在工廠內(nèi))和/或在制造后(例如，由維修技術(shù)員)設(shè)置的標定。

在各實施例中，方向盤誤差確定模塊210可以在誤差270太大的情況下限制任何后輪轉(zhuǎn)向控制。例如，如果誤差大于預定閾值(例如，15度)，方向盤誤差確定模塊210設(shè)置轉(zhuǎn)向誤差標記275以表示該誤差太大。如果誤差270小于或等于預定閾值，方向盤誤差確定模塊210設(shè)置轉(zhuǎn)向誤差標記275以表示誤差270在可接受范圍內(nèi)。

后輪角度偏移量確定模塊220接收作為輸入的方向盤位置誤差270?；诜较虮P位置誤差270，后輪角度偏移量確定模塊220確定后輪角度偏移量280。在各實施例中，后輪角度偏移量確定模塊220根據(jù)開環(huán)控制方法計算后輪角度偏移量280。例如，后輪角度偏移量確定模塊通過將方向盤位置誤差270除以前轉(zhuǎn)向齒輪比并從當前施加的后輪角度偏移量中減去結(jié)果來計算出后輪角度偏移量280。可以理解，當前施加的后輪角度偏移量的初始值可設(shè)置為零或一些其他數(shù)字。在各實施例中，后輪角度偏移量確定模塊220可以在除以中心前轉(zhuǎn)向齒輪比之前將低通濾波器用于方向盤位置誤差270。在這個實施例中，后輪角度偏移量280的精確度容易受到齒輪比的值的精確度的影響，該齒輪比可以是每個車輛校準的常量。

在各實施例中，后輪角度偏移量確定模塊220根據(jù)閉環(huán)控制方法計算后輪角度偏移量280。例如，后輪角度偏移量確定模塊220使用積分控制(IC)、比例積分控制(PIC)、積分微分控制(IDC)或比例積分微分控制(PIDC)來計算后輪角度偏移量280。在任何這種閉環(huán)控制中，通過將一個或多個與比例控制、積分控制和/或微分控制相關(guān)聯(lián)的系數(shù)應用到方向盤位置誤差270上來計算出后輪角度偏移量280，使得方向盤位置誤差270隨著時間減小為零。在這種實施例中，后輪角度偏移量280的精確度更加穩(wěn)定，這是因為計算不易受到控制常數(shù)變化的影響，諸如轉(zhuǎn)向齒輪比。

轉(zhuǎn)向角控制模塊230接收作為輸入的后輪角度偏移量280和轉(zhuǎn)向誤差標記275?；诤筝喗嵌绕屏?80和轉(zhuǎn)向誤差標記275，轉(zhuǎn)向角控制模塊230選擇性地產(chǎn)生轉(zhuǎn)向控制信號290到后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)114。例如，如果轉(zhuǎn)向誤差標記275表示誤差270太大，則限制控制信號290。然而，如果轉(zhuǎn)向誤差標記275表示誤差270在可接受范圍內(nèi)，那么，確定轉(zhuǎn)向控制信號290以使其控制后輪110達到后輪角度偏移量280。

例如，如圖3A所示，方向盤偏差了x度(例如，偏差了-5度)。如圖3B所示，控制信號290基于角度偏移量280來調(diào)節(jié)后輪110。如圖3C所示，通過基于角度偏移量280來控制后輪110，前輪108將在迫使車輛100重新建立新的中心線時調(diào)節(jié)至相同或者相似的偏移量。由此，車輛100將以微小的角度行駛在直線路徑上，并且方向盤偏差將在起始或中間位置呈現(xiàn)為與駕駛員水平?？梢岳斫獾?，在圖3A至圖3C中示出的示例出于說明的目的是被夸大的示例。在各實施例中，車輪的角度偏移量280可以限制為使得車輛100的角度為微小的角度。

現(xiàn)在參照圖4，圖4是根據(jù)示例性實施例的用于校正車輛100的偏差的方法300的流程圖。根據(jù)示例性實施例，方法300可以與圖1的車輛100和后轉(zhuǎn)向系統(tǒng)114結(jié)合使用，并且可以通過圖2的控制模塊116來執(zhí)行。如根據(jù)本公開可以理解的，方法內(nèi)的操作的順序不限于如圖4所示執(zhí)行的順序，而是可以按照適用的并且根據(jù)本公開的一個或者多個變化順序來執(zhí)行。如可以進一步理解的，圖4的方法可以計劃為在車輛的操作期間以預定時間間隔進行，和/或可以計劃為基于預定事件來進行。

如圖4所示，該方法可以在305處開始。在310處，接收方位數(shù)據(jù)240。在320處，基于方位數(shù)據(jù)240，確定車輛100是否正行駛在直線路徑上。在一個示例中，方位數(shù)據(jù)240可以包括羅盤方位數(shù)據(jù)。羅盤方位值可以在不同的時間點處測得，并且作為羅盤方位數(shù)據(jù)提供?？梢杂嬎愠隽_盤方位值的變化。確定的是，當羅盤方位的變化小于預定閾值時，車輛100正行駛在直線路徑上。在一個這樣的示例性實施例中，每秒鐘大致半度方位變化的閾值可以用于特定車輛。然而，這在不同實施例中可以變化，并且應用的閾值針對每個車輛可以不同。

在另一個示例中，方位數(shù)據(jù)240可以包括GPS方位數(shù)據(jù)。GPS方位值可以在不同的時間點處獲得，并且作為GPS方位數(shù)據(jù)提供?？梢杂嬎愠鯣PS方位值的變化。確定的是，當GPS方位的變化小于預定閾值時，車輛100正行駛在直線路徑上。在一個這樣的示例性實施例中，每秒鐘大致半度方位變化的閾值可以用于特定車輛。然而，這在不同實施例中可以變化，并且應用的閾值針對每個車輛可以不同。

在又一個示例中，方位數(shù)據(jù)240可以包括橫擺角速度數(shù)據(jù)。橫擺角速度值可以在不同的時間點處測得，并且作為橫擺角速度數(shù)據(jù)提供。確定的是，當橫擺角速度小于預定閾值時，車輛100正行駛在直線路徑上。在一個這樣的示例性實施例中，每秒鐘大致半度(0.5deg/sec)的閾值可以用于特定車輛。然而，這在不同實施例中可以變化，并且應用的閾值針對每個車輛可以不同。

在再一個示例中，方位數(shù)據(jù)240可以包括輪胎角速度數(shù)據(jù)。輪胎角速度值可以在不同時間點處進行采樣，并且作為輪胎角速度數(shù)據(jù)提供?？梢杂嬎愠鲚喬ソ撬俣?即，彼此側(cè)對側(cè)的前輪108或后輪110)的差值。確定的是，當差值小于預定閾值時，車輛100正行駛在直線路徑上。在一個這樣的示例性實施例中，大致百分之零點一(0.1％)的閾值可以用于特定車輛。然而，這在不同實施例中可以變化，并且應用的閾值針對每個車輛可以不同。在一個實施例中，角速度的差值必須低于任一輪胎的角速度的百分比，以便確定出車輛100正行駛在直線路徑上。

如果在330處確定了車輛100沒有行駛在直線路徑上，方法在390處繼續(xù)，基于例如之前計算出的后輪轉(zhuǎn)向偏移量280來生成方向盤控制信號290。然而，如果在330處確定了車輛100正行駛在直線路徑上，則在350處接收方向盤位置數(shù)據(jù)260。在360處，基于方向盤位置數(shù)據(jù)260來確定方向盤位置誤差270。例如，方向盤位置誤差270可以計算為在行駛在直線路徑上時希望的方向盤位置(例如，表示起始或中間位置的預設(shè)希望值)與當前方向盤位置之間的差值。任選地，在370處，將低通過濾器應用于方向盤位置誤差270。

在380處，基于過濾后的方向盤位置誤差270來計算后輪轉(zhuǎn)向偏移量280。例如，可以通過將過濾后的方向盤位置誤差270除以前輪轉(zhuǎn)向中心齒輪比并且從當前應用的后輪轉(zhuǎn)向偏移量中減去結(jié)果來計算出后輪轉(zhuǎn)向偏移量280。在390處，基于后輪轉(zhuǎn)向偏移量280來生成后輪轉(zhuǎn)向控制信號290。然后，將后輪110按照偏移量進行調(diào)節(jié)，由此在車輛100重新建立新的中心線時使前輪108變?yōu)樽詣拥嘏c后輪110對準。在這之后，方法可以在340處結(jié)束。

如可以理解的，所公開的方法和系統(tǒng)可以與在附圖中所描繪的和此處所描述的那些不同。例如，如上文所提及的，圖1的車輛100、圖1和圖2的后轉(zhuǎn)向系統(tǒng)114和控制模塊116和/或其位置和/或部件可以發(fā)生變化，和/或在某些實施例中可以整體或者部分地設(shè)置在多個不同車輛單元、裝置和/或系統(tǒng)中的任何一個或者多個中。另外，將會理解的是，方法300的某些步驟可以與在圖4中描繪的和/或上文用以結(jié)合描述的那些不同。類似地，將會理解的是，方法300的某些步驟可以同時地發(fā)生或者按照與在圖4中描繪的和/或上文用以結(jié)合描述的順序不同的順序來發(fā)生。

雖然在前述詳細說明中已經(jīng)給出了至少一個示例性實施例，但是將會理解的是，存在有大量的變型。也應理解，示例性實施例或者多個示例性實施例僅僅是示例，并且不旨在以任何方式來限制本發(fā)明的范圍、應用或者構(gòu)成。相反，前述詳細說明將向本領(lǐng)域技術(shù)人員提供便利的指引以便實施示例性實施例或者多個示例性實施例。應理解，在不背離在所附權(quán)利要求書及其法律等效物中提出的本發(fā)明范圍的情況下，可以對元件的功能和布置進行各種改變。