用于控制车辆的转向辅助系统的方法与流程

1.本公开涉及一种用于控制车辆的转向辅助系统的方法。本公开还涉及对应的转向辅助系统。尽管将主要针对重型车辆(即，卡车)来描述所述方法和系统，但它们也可适用于使用流体泵来产生转向辅助力的其他类型的车辆。


背景技术：

2.车辆中的转向系统不断发展以满足来自市场的需求，主要是改进控制车辆的操作者的转向感受。转向系统通常形成转向辅助系统的一部分，该转向辅助系统被布置成在转弯操作期间产生用于转向辅助的转向力。
3.用于例如重型车辆的传统转向辅助系统使用了连接到转向系统(例如转向齿轮)的流体泵，以产生转向力。转向辅助系统利用车辆速度以及车轮角度来产生转向力。
4.虽然转向辅助系统在转弯操作期间产生足够的转向力，但是传统转向辅助系统导致车辆的大量能耗。因此，希望减少与转向辅助操作相关的能耗。


技术实现要素：

5.本公开的目的是描述一种至少部分地克服了上述缺陷的方法。这通过根据第一方面的方法来实现。
6.根据第一方面，提供了一种用于控制车辆的转向辅助系统的方法。该转向辅助系统包括与车辆的转向系统连接的流体泵，其中，该流体泵被布置成在运行期间供应流体流，用于对车辆的车轮产生转向辅助力，该方法包括：获得指示路段的道路特性的信号，所述车辆能够在该路段上行驶；确定用于在该路段期间操作所述车辆的所需车轮角度；基于所需车轮角度，确定要施加到车轮的期望转向辅助力；以及，当在该路段上操作所述车辆时，基于该转向辅助力来控制由流体泵供应的流体流。
7.该转向系统可以例如包括方向盘以及转向齿轮。因此，如果存在这种转向齿轮，则流体泵优选连接到转向系统的该转向齿轮。
8.此外，“路段的道路特性”应被解释为例如车辆在其上行驶的道路的曲率，或车辆前方的即将到来的路段的道路曲率。因此，道路特性提供了对道路曲率的指示，并且用作充分应对与该曲率相关联的转向操作所需的转向量的输入。如下文将进一步描述的，路段的特性可以通过例如gps、摄像头或其他合适的定位设备来确定。
9.此外，该转向辅助系统应被解释为适用于车辆的任何可转向轮。因此，本公开可应用于车辆的前部可转向轮以及例如随动轮轴或推动轮轴的可转向轮。
10.一个优点在于，指示道路曲率的数据可在转弯操作期间用作控制由流体泵供应的流体流的输入参数。特别是，针对与该道路曲率相关联的特定车轮角度，可以控制该流体泵以供应足够量的流体流。更详细地，如果不需要，则流体泵不必以其全工作容量(operational capacity)运行。相反，对于需要小车轮角度的转弯操作，可以控制该流体泵以降低其工作容量，从而应对所述特定的小车轮角度。由此，可以降低流体泵的总能耗，因
为流体泵不需要持续地以其全容量运行。
11.根据示例实施例，可以与所述期望转向辅助力成比例地控制由流体泵供应的流体流。
12.措辞“成比例”应该被解释为：可以控制该流体泵，以在基本直线行驶期间提供低水平的流体，并且与所述期望转向辅助力成比例地增加流体流。当所需车轮角度被确定为高于预定的最大车轮角度极限时，该流体泵可以被控制为其最大容量。
13.根据示例实施例，所述方法可进一步包括：获得指示与车辆的侧向加速度有关的参数值的信号；并且基于所述转向辅助力和侧向加速度来控制由流体泵供应的流体流。
14.与侧向加速度有关的该参数值例如可以是车辆的车轮所受到的瞬时侧向加速度，或者是可以作为用于计算或确定侧向加速度的输入参数的另一参数。根据示例实施例，当在所述路段期间操作车辆时，可以从加速度传感器接收指示与侧向加速度有关的参数值的信号。
[0015]“还使用侧向加速度作为控制由流体泵供应的流体流的输入”的优点在于，在指示道路特性的信号丢失或由于其他原因而不可用的情况下，仍然可以提供转向辅助力。优选地，与侧向加速度成比例地控制由流体泵供应的流体流。
[0016]
根据示例实施例，该方法可以进一步包括：获得指示由车辆操作者施加的已施加方向盘扭矩(applied steering wheel)的信号；以及，基于所述转向辅助力和已施加方向盘扭矩来控制由流体泵供应的流体流。
[0017]
因此，一个优点是，例如在其中路段基本笔直(即，“没有”曲率)的另一车辆超车期间，转向辅助系统仍能产生转向辅助力。优选地，与所述已施加方向盘扭矩成比例地控制由流体泵供应的流体流。
[0018]
根据示例实施例，该方法可以进一步包括：将所需车轮角度与预定阈值角度进行比较；并且，当所需车轮角度低于预定阈值车轮角度时，将由流体泵供应的流体流减少到转向辅助力下限。
[0019]
由此，该转向辅助系统将产生低水平的转向辅助力，即使在例如直线行驶期间也是如此。因此，当在没有大幅曲率的路段上操作车辆时，降低到低水平的转向辅助力将大幅减少能耗。根据示例实施例，该转向辅助力下限可以在流体泵的最大转向辅助力容量/最大转向辅助力能力的20％至40％之间。
[0020]
根据示例实施例，所述预定阈值车轮角度可以在0至2度之间。该范围是对车辆基本直线向前行驶的优选指示。
[0021]
根据示例实施例，该流体泵可以是液压流体泵，其被布置成供应液压流体流以产生转向辅助力。液压流体泵是有益的，因为它可以处理相对高的转向辅助力。
[0022]
根据示例实施例，该转向辅助系统还可以包括定位系统，该定位系统被布置成确定所述路段的道路特性。根据示例实施例，该定位系统可以是以下项中的一种：全球定位系统(gps)、卫星定位系统(gnss)、布置在车辆上的道路前方摄像头、或者预定义的道路地图数据。由该定位系统接收到的数据优选被传送到控制单元，该控制单元用于控制转向辅助系统，进而控制由流体泵供应的流体流。
[0023]
根据示例实施例，该流体泵可以连接到车辆的内燃发动机，用于操作该流体泵。该流体泵可以包括用于控制流体流供应的阀，其中该方法包括：通过控制该阀的开度来控制
由流体泵供应的流体流。根据另一示例实施例，该流体泵可以连接到车辆的电机，用于控制该流体泵的操作，该方法包括：通过对电机的转速进行电控制，来控制由流体泵供应的流体流。
[0024]
因此，该方法适用于由内燃发动机操作以及由电机操作的车辆。本公开也适用于手动操作车辆以及自主控制车辆。
[0025]
根据第二方面，提供了一种车辆的转向辅助系统，该转向辅助系统包括：定位系统；流体泵，其连接到车辆的转向系统，其中，该流体泵被布置成在运行期间供应流体流，用于对车辆的车轮产生转向辅助力；以及控制单元，其被布置成与所述定位系统通信，其中，该控制单元被配置为：从所述定位系统获得信号，该信号指示了路段的道路特性，该车辆能够在此路段上行驶；确定用于在该路段期间操作车辆的所需车轮角度；基于所需转向角度，确定要施加到车轮的期望转向辅助力；以及，当在该路段上操作所述车辆时，基于该转向辅助力来控制流体泵供应流体流。
[0026]
第二方面的效果和特征在很大程度上类似于上文关于第一方面所描述的效果和特征。因此，在第一方面中描述的特征同样适用于由第二方面定义的系统。
[0027]
根据第三方面，提供了一种载有计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括程序代码组件，该程序代码组件用于当程序组件在计算机上运行时执行上文关于第一方面所描述的任一实施例的步骤。
[0028]
根据第四方面，提供了一种包括程序代码组件的计算机程序，该程序代码组件用于当所述程序在计算机上运行时执行上文关于第一方面所描述的任一实施例的步骤。
[0029]
第三方面和第四方面的效果和特征在很大程度上类似于上文关于第一方面所描述的那些效果和特征。
[0030]
当研究以下描述时，其它特征和优点将变得明显。本领域技术人员将认识到，在不脱离本公开的范围的情况下，不同的特征可以组合，以产生除了下文中描述的那些实施例之外的实施例。
附图说明
[0031]
通过以下对示例性实施例的说明性而非限制性的详细描述，将更好地理解上述以及另外的目的、特征和优点，其中：
[0032]
图1是示出了卡车形式的车辆的侧视图，该车辆被布置成使用根据示例实施例的转向辅助系统；
[0033]
图2是根据示例实施例的转向辅助系统的示意图；并且
[0034]
图3是根据示例实施例的用于控制转向辅助系统的方法的流程图。
具体实施方式
[0035]
现在将在下文中参考附图更全面地描述本公开，附图中示出了示例性实施例。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，且不应被解释为限于本文中阐述的实施例；而是，提供这些实施例是为了充分性和完整性。在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。
[0036]
特别参考图1，提供了卡车形式的车辆100。车辆100包括一对可转向轮102，所述一
对可转向轮102连接到车辆100的方向盘104。该车辆还包括用于在车辆100的操作期间辅助转向的转向辅助系统150。在所例示的实施例中，转向辅助系统150包括转向系统300，该转向系统300连接到车轮102以及方向盘104。转向辅助系统150还包括定位系统200、400，其在下文中被也例示为gps 200和摄像头400，该摄像头400被布置成以视觉方式确定车辆100前方的道路的特性。虽然图1示出了定位系统包括摄像头400和gps 200二者，但本公开不限于同时使用这两个设备，仅使用它们中的一个也是可以的。
[0037]
为了更详细地描述转向系统150及其功能，参考图2，图2是根据示例实施例的转向辅助系统150的示意图。可以看出，并且如上文简要描述的，转向辅助系统150包括定位系统200、400、与车辆的转向系统300连接的流体泵500、以及被布置成与定位系统200、400及流体泵500通信的控制单元450。还如下文将进一步详细描述的，控制单元450被布置成从所述定位系统接收控制信号，并且基于这一信号/这些信号来控制流体泵500。
[0038]
该控制单元可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一可编程设备。该控制单元还可以包括或替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件或数字信号处理器。在该控制单元包括可编程设备(例如上述微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器)的情况下，该处理器可以进一步包括控制所述可编程设备的操作的计算机可执行代码。
[0039]
在图2中描绘的所例示的实施例中，该转向系统包括转向齿轮600和万向节700，该万向节700将流体泵500连接到可转向轮102。因此，流体泵500被布置成供应流体流，以例如在转弯操作期间对车辆的可转向轮102产生转向辅助力。
[0040]
该流体泵优选被布置为液压流体泵500，该液压流体泵500被构造成：通过供应液压流体流来操作流体泵500，从而对可转向轮102产生转向辅助力。根据示例实施例，该流体泵可以连接到车辆的内燃发动机形式的原动机550以控制其操作。在这种情况下，由该流体泵供应的流体流可以通过阀(未示出)来控制。更详细地，通过控制该阀的开度来控制所述工作容量并进而控制对转向轮产生的转向辅助力。当减少通过该阀的流体流时，流体泵的工作容量将降低，从而产生减小的转向辅助力。
[0041]
根据另一个示例实施例，该流体泵可以替代地连接到电机形式的原动机550并由原动机550控制。在这种情况下，通过控制该电机的转速来控制由流体泵500供应的流体流。因此，增加的转速产生增加的流体流供应，进而产生增加的转向辅助力。
[0042]
为了更详细地描述控制转向辅助系统150的功能，结合图2所示的特征来参考图3。
[0043]
在车辆的操作期间，由控制单元450获得s1指示车辆可在其上行驶的路段的道路特性的信号。优选地，并且如上所述，该信号是从定位系统200、400接收的。由此，控制单元450接收指示即将到来的道路特性的数据，例如道路曲率。基于所述道路特性，控制单元450确定s2可转向轮102的所需转向角度，由此，所确定的所需转向角度足以用于在该路段期间操作车辆。
[0044]
控制单元450进一步基于所需转向角度来确定s3要施加到车辆的可转向轮102的期望转向辅助力。当在该路段上操作车辆100时，控制单元450基于所确定的转向辅助力来控制s4由流体泵500供应的流体流。如上所述，取决于当前应用和车辆类型，可以通过阀或通过电机的转速来控制流体流。
[0045]
利用流体泵500的上述控制功能，如果不需要，则流体泵500不以其全容量运行。优
选地，由流体泵供应的流体流被与所述期望转向辅助力成比例地控制。根据非限制性示例，如果所述期望转向辅助力被确定为其全容量的70％，则流体泵500被控制以供应其全流容量的约70％的流体流。
[0046]
优选地，该流体泵被控制为始终维持最小转向辅助力。如果路段基本上是直的(即，不具有曲率)，则优选控制流体泵500以供应流体流来产生较低的转向辅助力。所述较低的转向辅助力优选在流体泵500的最大转向辅助力容量的20-40％之间。因此，转向辅助力优选从所述较低的转向辅助力水平成比例地增加到其全容量。
[0047]
还可以基于从加速度传感器(未示出)接收的信号来控制上述流体泵500。在这种情况下，该加速度传感器被布置成获得车辆的当前侧向加速度。侧向加速度信号被传输到控制单元450，由此，控制单元450还基于所确定的侧向加速度来控制流体泵500供应流体流。作为另一选项，控制单元450可接收指示由车辆操作者施加的当前方向盘扭矩的信号。在这种情况下，该控制单元还基于已施加方向盘扭矩来控制由流体泵500供应的流体流。
[0048]
应当理解，本公开不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在本公开的范围内进行许多修改和变型。