一种用于减缓扭矩转向的控制方法、扭矩转向减缓控制器及汽车与流程

1.本发明涉及车辆控制技术领域，更具体涉及一种用于减缓扭矩转向的方法、扭矩转向减缓控制器及汽车。


背景技术：

2.对于高扭矩重量比的前轮驱动和四轮驱动汽车，在急加速过程中会出现方向盘拖拽感或车辆突然偏离原先行驶方向的现象，该种现象被称为扭矩转向。
3.扭矩转向问题最普遍出现在高扭矩重量比的前轮驱动和四轮驱动汽车急加速时。由于发动机和变速箱布置的原因，导致前轴左右驱动半轴长度和输入角度不对称，造成两侧车轮受力不平衡，在车辆急加速时这一不平衡更加明显从而引起扭矩转向。由于电动机特殊的扭矩输出特性，扭矩转向问题在基于燃油车开发而来的前轮驱动或四轮驱动的混合动力汽车和电动汽车上同样突出。
4.除此以外，对于前轴两侧车轮分别由独立电机驱动的混合动力汽车和纯电动汽车，通过对两侧车轮施加不同的牵引力能够实现扭矩矢量控制，但车辆前轴的扭矩矢量控制系统同样会带来类似于燃油车的扭矩转向感受。
5.目前，扭矩转向问题的减缓主要依靠优化机械设计和增加软件控制策略两类方法实现。优化机械设计的方法涉及硬点、布置、结构、材料等硬件变化，通常会引起开发成本增加、开发周期延长等问题。此外，针对减缓扭矩转向的硬件设计的改变还会影响到车辆的其他性能。
6.在考虑增加软件控制策略时，现有技术通过电动助力转向系统（eps）或车身电子稳定控制系统（esc）维持方向的稳定。例如，在“用于电动助力转向的扭矩转向减缓”的文件（申请号：201610305032.1）中，提出了基于电动助力转向系统施加反向的马达扭矩来减缓扭矩转向的技术手段；在“用于控制扭矩转向的方法和装置”的文件（申请号：201811010738.0）中，提出了在检测到车辆发生扭矩转向时，对车辆位于未被转向的一侧车轮施加指定制动力的技术手段。以上这些类似的方法在可能发生扭矩转向时通过对前轮转向系统或制动系统独立地施加控制，通常会对单一系统产生较大负担，且可能会影响驾驶体验。
7.总结来说，现有技术对于扭矩转向的减缓没有利用汽车所具有的四轮驱动和/或四轮转向系统，控制策略也没有对多个系统进行协同考虑，使得单一系统的优势不能完全体现。


技术实现要素：

8.基于现有技术的以上背景，本发明的目的是提出一种用于减缓扭矩转向的方法、扭矩转向减缓控制器及汽车，用以结合多个整车系统来减缓扭矩转向。
9.本发明的技术方案为：
本发明提供了一种用于减缓扭矩转向的控制方法，包括：判断驾驶员是否具有急加速意图；若驾驶员具有急加速意图，则控制车辆的四轮驱动系统增加向后轴分配的驱动力占比，同时减小向前轴分配的驱动力占比。
10.优选地，所述方法还包括：在对前轴和后轴进行驱动力占比调节之后，判定方向盘是否位于预设中间区域以及判定车辆是否满足预设的扭矩转向控制条件；若方向盘位于预设中间区域且车辆满足预设的扭矩转向控制条件，则控制前轮转向系统使方向盘回正；若方向盘未位于预设中间区域且车辆满足预设的扭矩转向控制条件，则控制后轮转向系统使车辆维持发生扭矩转向前的行驶轨迹。
11.本发明还提供了一种用于减缓扭矩转向的控制方法，包括：判断驾驶员是否具有急加速意图、方向盘是否位于预设中间区域以及判定车辆是否满足预设扭矩转向控制条件；若驾驶员具有急加速意图、方向盘位于预设中间区域且车辆满足预设的扭矩转向控制条件，则控制前轮转向系统使方向盘回正；若驾驶员具有急加速意图、方向盘未位于预设中间区域且车辆满足预设的扭矩转向控制条件，则控制后轮转向系统使车辆维持发生扭矩转向前的行驶轨迹。
12.优选地，通过从包含车辆的车速、油门踏板开度和开度变化率与驱动力占比的第一预定对应关系表进行查表，确定向后轴分配的驱动力占比以及确定向前轴分配的驱动力占比。
13.优选地，若车辆的左前驱动半轴扭矩和右前驱动半轴扭矩的差值大于预设阈值，则确定车辆满足预设的扭矩转向控制条件；若车辆的方向盘转动角度在中间位置的左右预设阈值范围内，则判定方向盘位于预设中间区域。
14.优选地，通过从车辆的车速、前轮驱动半轴扭矩、方向盘转动角度、方向盘转动扭矩与前轮转向系统的电机扭矩的第二预定对应关系表进行查表，确定前轮转向系统的转向助力电机的需求扭矩；控制前轮转向系统的转向助力电机按照所述需求扭矩进行调整，使方向盘回正。
15.优选地，通过从车辆的车速、前轮驱动半轴扭矩、方向盘转动角度、方向盘转动扭矩与后轮转向系统的转向驱动电机转角的第三预定对应关系表进行查表，确定后轮转向系统的转向驱动电机的需求转角；控制后轮转向系统的转向驱动电机按照所述需求转角进行调整，使车辆维持发生扭矩转向前的行驶轨迹。
16.本发明还提供了一种扭矩转向减缓控制器，包括：第一判定模块，用于判定驾驶员是否具有急加速意图；第一控制模块，用于若驾驶员具有急加速意图，则控制车辆的四轮驱动系统增加向后轴分配的驱动力占比，同时减小向前轴分配的驱动力占比。
17.优选地，所述扭矩转向减缓控制器还包括：第二判定模块，用于在对前轴和后轴进行驱动力占比调节之后，判定方向盘是否位于预设中间区域以及判定车辆是否满足预设扭
矩转向控制条件；第二控制模块，用于若方向盘位于预设中间区域且车辆满足预设的扭矩转向控制条件，则控制前轮转向系统使方向盘回正；第三控制模块，用若方向盘未位于预设中间区域且车辆满足预设的扭矩转向控制条件，则控制后轮转向系统使车辆维持发生扭矩转向前的行驶轨迹。
18.本发明还提供了一种扭矩转向减缓控制器，包括：第一判定模块，用于判定驾驶员是否具有急加速意图、方向盘是否位于预设中间区域以及判定车辆是否满足预设扭矩转向控制条件；第一控制模块，用于若驾驶员具有急加速意图、方向盘位于预设中间区域且车辆满足预设的扭矩转向控制条件，则控制前轮转向系统使方向盘回正；第二控制模块，用于若驾驶员具有急加速意图、方向盘未位于预设中间区域且车辆满足预设的扭矩转向控制条件，则控制后轮转向系统使车辆维持发生扭矩转向前的行驶轨迹。
19.本发明还提供了一种汽车，包括上述的扭矩转向减缓控制器。
20.本发明的有益效果为：利用汽车所具有的四轮驱动系统和四轮转向系统，从减缓扭矩转向的控制策略对多个系统进行协同考虑，以此来提高对扭矩转向的减缓效果；在判定驾驶员意图为急加速意图时，通过减少分配给前轴的驱动力占比和增加分配给后轴的驱动力占比，将施加给前轴的牵引力部分转移到后轴，以此来避免或缓解扭矩转向现象出现；在判定方向盘在预设中间区域且车辆扭矩转向控制条件时，通过对前轮转向系统的转向助力电机的扭矩进行调整输出，进而达到控制前轮转向系统使方向盘得以回正的效果；在判定方向盘未在预设中间区域且车辆扭矩转向控制条件时，通过对后轮转向系统的转向驱动电机的转角进行调整输出，进而达到控制后轮转向系统使车辆维持发生扭矩转向前行驶轨迹的效果。
附图说明
21.图1是本发明实施例中的包括动力总成和传动系统的车辆的框图；图2是本发明实施例中的包括转向系统的车辆的框图；图3是本发明实施例中的减缓扭矩转向控制器的框图；图4是本发明实施例中的减缓扭矩转向控制器的框图；图5是本发明实施例中的减缓扭矩转向控制器的框图；图6是本发明实施例中的减缓扭矩转向的控制方法的过程的流程图；图7是本发明实施例中的减缓扭矩转向的控制方法的过程的流程图。
具体实施方式
22.为了更好地说明本发明的目的和优点，下面结合参考附图，在不对本发明进行限制的情况下进一步描述本发明。应当理解的是，在所有附图中，对应的附图标记表示相同的或对应的部件和特征。
23.现在参阅附图1，图示了包括动力总成和传动系统的车辆的示例性实施例。在各种实施例中，动力总成20不限于内燃机或电动机或混合动力等动力形式。在所示的示例性实
施例中，传动系统为四轮驱动系统，包括前轴差速器21，从前轴差速器21中分出驱动左前轮1的左前驱动半轴22和驱动右前轮2的右前驱动半轴23，以及负责向后轴传递动力的传动轴24。传动系统还包括负责前、后轴动力分配的电控离合器25和负责向后轴两侧车轮分配动力的后轴差速器26，从后轴差速器26中分出驱动左后轮3的左后驱动半轴27和驱动右后轮4的右后驱动半轴28。1、2、3、4分别为包含转向节的车辆左前、右前、左后、右后轮。扭矩转向减缓控制器c1计算并向电控离合器25发出指令分配前后轴动力。
24.现在参阅附图2，图示了包括转向系统的车辆的示例性实施例。在所示的示例性实施例中，转向系统为四轮转向系统，包括方向盘10和与之耦合的转向轴11。四轮转向系统还包括前轮转向系统12和后轮转向系统15。前轮转向系统12中的为前轮转向提供助力的转向助力单元将与之耦合的转向轴11的旋转运动换向，并利用所包含的转向助力电机提供助力以移动左前拉杆13和右前拉杆14，两拉杆分别推/拉左前轮1和右前轮2使之转向。其中前轮转向系统12中电机提供的助力由扭矩转向减缓控制器c1控制。后轮转向直接由扭矩转向减缓控制器c1所控制的后轮转向系统15中为后轮提供转向助力的转向助力单元驱动，并利用所包含的转向驱动电机提供助力以移动左后拉杆16和右后拉杆17，两拉杆分别推/拉左后轮3和右后轮4使之转向。
25.如图2所示，转向系统还包括各种传感器用以获取扭矩转向减缓控制器c1所需的部分信号。在所示的实施例中，传感器s10是方向盘角度传感器，用于获取方向盘10的转动角度。传感器s11是方向盘转动扭矩传感器，用于获取驾驶员作用于方向盘10的转动扭矩。传感器s12是电机转角/转速传感器，用于获取前轮转向系统12中的转向助力电机的转角/转速。传感器s13是电机转角/转速传感器，用于获取后轮转向系统15中的转向驱动电机的转角/转速。
26.图3示出了图1和图2中扭矩转向减缓控制器c1的实施例。在一个实施例中，扭矩转向减缓控制器c1包括第一判定模块c101、第一控制模块c103、第二判定模块c102、第二控制模块c104和第三控制模块c105。
27.第一判定模块c101主要用于获取车辆油门信号，判断驾驶员意图是否为急加速。
28.如果油门踏板开度大于预设开度阈值且油门踏板开度变化率大于预设开度变化率阈值，则第一判定模块c101判定驾驶员具有为急加速意图。
29.在第一判定模块c101判定驾驶员意图为急加速意图时，第一控制模块c103根据当前车速、油门踏板开度、开度变化率计算分配给前轴的驱动力占比和分配给后轴的驱动力占比，并向电控离合器25发出包含分配给前轴和后轴的驱动力占比的指令，使电控离合器25按照该指令控制前、后轴动力分配。通过这一操作方式，在驾驶员具有急加速意图时，将施加给前轴的牵引力部分转移到后轴，以此来避免或缓解扭矩转向现象出现。
30.在调节前轴和后轴的驱动力占比之后，第二判定模块c102对车辆的方向盘转动角度信息和车辆的前轮驱动半轴扭矩信息进行获取。
31.第二判定模块c102基于方向盘转动角度是否在中间位置的左右预设阈值范围内，来判定方向盘是否在预设中间区域；如果方向盘转动角度在中间位置的左右预设阈值范围内，则判定方向盘在预设中间区域。
32.第二判定模块c102基于左前驱动半轴扭矩和右前驱动半轴扭矩的差值是否大于预设阈值，来判定车辆是否满足预设扭矩转向控制条件；如果左前驱动半轴扭矩和右前驱
动半轴扭矩的差值大于预设阈值，则判定车辆满足预设扭矩转向控制条件。
33.当第二判定模块c102判定出方向盘位于预设中间区域且车辆满足预设的扭矩转向控制条件时，第二控制模块c104通过输入的车速信号、前轮驱动半轴扭矩、由方向盘角度传感器s10测得的方向盘10的转动角度、由方向盘转扭矩传感器s11测得的方向盘10的转动扭矩等信号确定前轮转向系统12的转向助力电机的需求扭矩，再向前轮转向系统12发出回正指令，前轮转向系统12中的转向助力单元基于所接收到的指令进行需求扭矩与当前输出扭矩的对比，来对前轮转向系统12的转向助力电机的扭矩进行调整输出，进而达到控制前轮转向系统使方向盘得以回正的效果。
34.当第二判定模块c102判定出方向盘未位于预设中间区域且车辆满足预设的扭矩转向控制条件时第三模块模块c105通过输入的车速信号、前轮驱动半轴扭矩、由方向盘角度传感器s10测得的方向盘10的转动角度、由方向盘转扭矩传感器s11测得的方向盘10的转动扭矩等信号确定后轮转向系统15的转向驱动电机的需求转角，再向后轮转向系统发出寻迹指令，后轮转向系统15中的转向驱动单元基于所接收到的指令进行需求电机转角与当前电机转角的对比，并对该后轮转向系统15的转向驱动电机的转角进行调整输出，进而达到控制后轮转向系统使车辆维持发生扭矩转向前行驶轨迹的效果。
35.具体来说，针对图3中的扭矩转向减缓控制器c1来说，第一判定模块c101，用于判定驾驶员是否具有急加速意图；第一控制模块c103，用于若驾驶员具有急加速意图，则控制车辆的四轮驱动系统增加向后轴分配的驱动力占比，同时减小向前轴分配的驱动力占比；第二判定模块c102，用于在对前轴和后轴进行驱动力占比调节之后，判定方向盘是否位于预设中间区域以及判定车辆是否满足预设扭矩转向控制条件；第二控制模块c104，用于若方向盘位于预设中间区域且车辆满足预设的扭矩转向控制条件，则控制前轮转向系统使方向盘回正；第三控制模块c105，用若方向盘未位于预设中间区域且车辆满足预设的扭矩转向控制条件，则控制后轮转向系统使车辆维持发生扭矩转向前的行驶轨迹。
36.图4示出了图1和图2中扭矩转向减缓控制器c1的另一种实施例。扭矩转向减缓控制器c1包括第一判定模块c201、第一控制模块c202和第二控制模块c203。其中，第一判定模块c201，用于判定驾驶员是否具有急加速意图、方向盘是否位于预设中间区域以及判定车辆是否满足预设扭矩转向控制条件；第一控制模块c202，用于若驾驶员具有急加速意图、方向盘位于预设中间区域且车辆满足预设的扭矩转向控制条件，则控制前轮转向系统使方向盘回正；第二控制模块c203，用于若驾驶员具有急加速意图、方向盘未位于预设中间区域且车辆满足预设的扭矩转向控制条件，则控制后轮转向系统使车辆维持发生扭矩转向前的行驶轨迹。
37.图5示出了图1和图2中扭矩转向减缓控制器c1的实施例。在一个实施例中，扭矩转向减缓控制器c1包括第一判定模块c301、第一控制模块c302。其中，第一判定模块c301用于判断驾驶员是否具有急加速意图；第一控制模块c302用于若驾驶员具有急加速意图，则控制车辆的四轮驱动系统增加向后轴分配的驱动力占比，同时减小向前轴分配的驱动力占比。
38.图6是绘制根据本发明一个实施例通过所述的扭矩转向减缓控制器c1以减缓扭矩
转向的整个过程的流程图。图5的实施例方法中，该方法是先对车辆的四轮驱动系统进行控制，再对车辆的四轮转向系统进行控制。该流程主要通过获取油门、方向盘角度、方向盘扭矩、驱动半轴扭矩等信号，判断发生扭矩转向的可能性，由扭矩转向减缓控制器c1控制四轮驱动系统和四轮转向系统实现减缓扭矩转向的目的。其中，该方法具体包括：步骤f101，第一判定模块c101获取车辆油门信号。
39.步骤f102，第一判定模块c101根据车辆油门踏板开度和开度变化率，判断驾驶员是否具有急加速意图。
40.如果油门踏板开度和开度变化率大于预设阈值，则判定驾驶员具有急加速意图。
41.步骤f103，如果判定驾驶员具有急加速意图，扭矩转向减缓控制器中c1的第一控制模块c103根据当前车速、油门踏板开度、开度变化率与驱动力占比的预定对应关系表查表，确定向后轴分配的驱动力占比以及确定向前轴分配的驱动力占比，并向电控离合器25发出包含分配给后轴和前轴的驱动力占比的指令，控制四轮驱动系统增加向后轴分配的驱动力占比，并控制四轮驱动系统减小向后轴分配的驱动力占比，以此来减小向减小扭矩转向的发生。
42.步骤f104，第二判定模块c102由方向盘角度传感器s10获取方向盘10的转动角度。
43.步骤f105，如果方向盘10转动角度在中间位置的左右预设阈值范围内时，则第二判定模块c102判定方向盘在中间区域。如果方向盘10转动角度在中间位置的左右预设阈值范围外时，则判定方向盘不在中间区域。该方向盘转动角度的左右预设阈值可以依据车辆的行驶轨迹半径计算得到，也可以直接设置固定值。
44.步骤f106，如果方向盘10在中间区域，第二判定模块c102获取车辆的左前驱动半轴22和右前驱动半轴23的扭矩。
45.步骤f107，如果左前驱动半轴扭矩和右前驱动半轴扭矩的差值大于预设阈值，则第二判定模块c102判定车辆满足预设扭矩转向控制条件。
46.步骤f108，如果第二判定模块c102判定方向盘10在中间区域且满足预设扭矩转向控制条件，则认为车辆在直行加速中发生扭矩转向，扭矩转向减缓控制器c1中的第二控制模块c104输入的车速信号、前轮驱动半轴扭矩、由方向盘角度传感器s10测得的方向盘10的转动角度、由方向盘转扭矩传感器s11测得的方向盘10的转动扭矩等信号确定并向前轮转向系统12发出包含转向助力电机的需求扭矩的回正指令，达到控制前轮转向系统使方向盘回正的效果。
47.步骤f109，如果判定方向盘10不在中间区域，第二判定模块c102获取车辆左前驱动半轴22和右前驱动半轴23的扭矩。
48.步骤f110，如果左前驱动半轴22的扭矩和右前驱动半轴23的扭矩的差值大于预设阈值，则第二判定模块c102判定车辆满足预设扭矩转向控制条件。
49.步骤f111，如果第二判定模块c102判定方向盘10不在中间区域且满足扭矩转向控制条件，则认为在转向加速中发生扭矩转向，扭矩转向减缓控制器c1中的第三控制模块c105查表并向后轮转向系统15发出包含转向驱动电机的需求转角的寻迹指令，达到控制后轮转向系统维持车辆在发生扭矩转向前行驶轨迹的信号。
50.如图7，针对图4中的扭矩转向减缓控制器c1，其在执行具体流程时，与图6中的流程基本一致，区别在于不需要执行步骤f103。
51.本发明上述实施例，利用汽车所具有的四轮驱动系统和四轮转向系统，从减缓扭矩转向的控制策略对多个系统进行协同考虑，以此来提高对扭矩转向的减缓效果；在判定驾驶员意图为急加速意图时，通过减少分配给前轴的驱动力占比和增加分配给后轴的驱动力占比，将施加给前轴的牵引力部分转移到后轴，以此来避免或缓解扭矩转向现象出现；在判定方向盘在预设中间区域且车辆扭矩转向控制条件时，通过对前轮转向系统的转向助力电机的扭矩进行调整输出，进而达到控制前轮转向系统使方向盘得以回正的效果；在判定方向盘未在预设中间区域且车辆扭矩转向控制条件时，通过对后轮转向系统的转向驱动电机的转角进行调整输出，进而达到控制后轮转向系统使车辆维持发生扭矩转向前行驶轨迹的效果。
52.本发明还提供了一种包含上述的扭矩转向减缓控制器的汽车。
53.尽管只是结合了有限数量的实施例来详细解释，但本发明并不仅仅限于说明书和实施例中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的工程技术人员而言，可容易地实现另外的修改、补充和替代，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不应视为受先前描述所限。