車輛橫擺穩定控制方法及其系統的製作方法
2023-05-25 07:26:46
專利名稱：車輛橫擺穩定控制方法及其系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制方法及其系統，特別是涉及一種車輛橫擺穩定控制方法及其系統。
背景技術：
道路交通事故，使人們蒙受重大的生命財產損失，還引發難以彌補的家庭與社會問題。為了提高道路交通的安全性，學術界與汽車工業界莫不致力於研發更安全、更智慧化的車輛，協助駕駛者避開危急的情況，防止事故發生或降低事故傷害。而車輛的電子穩定控制系統能夠在人力來不及應變的緊急時刻主動介入，快速修正車輛的剎車與引擎出力等，協助駕駛者平安度過危機。例如當車輛在高速過彎或車身重心較高時，會有側向滑動與橫擺轉動，此時，過大的車身側滑角(slip angle)，代表車身打滑，過大的橫擺角速度(yaw rate),常伴隨著車身失控偏轉,而過小的橫擺角速度則無法順利轉向，因此，為了穩定車輛的側向運動，前述電子穩定控制系統會根據車輛目前的行駛軌跡與駕駛者的操作意圖，自動調整輪胎剎車力矩(煞車介入)或輪胎轉向角(轉向介入)，以產生修正車輛運動軌跡所需的側向力與橫擺力矩。以美國專利第7143864B2號案為例，主要是根據方向盤的轉向角度計算出理想橫擺率，並以此理想橫擺率控制車輛實際的轉向角，藉此達到車輛穩態控制的目的。以美國專利第7191048B2號案為例，主要是以車輛的側向加速度為根據，對車輛進行煞車的動作，藉此達到車輛穩態控制的目的。以美國專利第7584042B2號案為例，主要是以實際橫擺率與目標橫擺率兩者間的差值做積分，而得到一個補償角度值，然後，通過轉向系統或煞車系統來產生一個橫擺力矩，補償實際橫擺角度與目標的車輛橫擺角度，藉此達到車輛穩態控制的目的。然而，由於煞車介入的方式，會因為油壓建立的延遲時間，有反應速率較慢，及使車輛減速的缺點。且車輛會因為前輪驅動或後輪驅動等重心配置的不同，造成車輪轉向特性不同，因此，利用既有的方向盤轉向角度，及車速、負載為參數，進行橫擺率的預估，或作為轉向控制的根據，並無法適用各類型車款，尤其是負載比差異化的前驅車款與後驅車款，在準確度與穩態效果方面，仍然有可提升的空間，此外，僅以車速來決定車輪轉向的變化，所計算的理想橫擺率不一定符合實際需求。
發明內容
本發明的目的在於提供一種能夠有效提升橫擺率準確度及穩態效果的車輛橫擺穩定控制方法及其系統。本發明的車輛橫擺穩定控制方法，包含下列步驟，步驟1:測量車輛的實際橫擺率。步驟2:偵測車輛的車輛動態參數值，所述車輛動態參數值包括側向加速度、輪軸懸吊負載、車速及方向盤轉向訊號，並將上述取得的車輛各個車輛動態參數值分別轉換為對應的第一至第四轉向特性權重值而決定出一個轉向特性值。步驟3:將該轉向特性值與上述取得車輛的各個車輛動態參數值根據所建構的方程式計算出一個理想橫擺率。步驟4 匕對車輛的實際橫擺率及理想橫擺率，以理想橫擺率與實際橫擺率的差值計算出該車輪所需的穩態轉向角度來調控及補償車輪轉向。本發明的車輛橫擺穩定控制方法，步驟4中，當車輛的側向加速度大於一個預定門檻值時，調控該車輪的轉向角度，並進行煞車介入或調降引擎力矩輸出。本發明的車輛橫擺穩定控制方法，步驟2中，該第一轉向特性權重值會隨著側向加速度愈來愈大而降低權重比例，該第二轉向特性權重值會隨著輪軸懸吊負載愈大而降低權重比例，該第三轉向特性權重值會隨著車速愈快而提升權重比例，該第四轉向特性權重值會隨著方向盤轉向訊號愈大而降低權重比例，且該轉向特性值是由第一至第四轉向特性權重值相乘的積。本發明的車輛橫擺穩定控制方法，包含下列步驟，步驟1:測量車輛的實際橫擺率。步驟2:偵測車輛的車輛動態參數值，所述車輛動態參數值包括側向加速度、輪軸懸吊負載、車速及方向盤轉向訊號，並將上述取得的車輛各個車輛動態參數值分別轉換為對應的第一至第四轉向特性權重值而決定出一個轉向特性值。步驟3:將該轉向特性值與上述取得車輛的各個車輛動態參數值根據所建構的方程式計算出一個理想橫擺率，及一個最大容許橫擺率。步驟4:比對該車輛的實際橫擺率及理想橫擺率，當該理想橫擺率不大於最大容許橫擺率時，以理想橫擺率計算出該車輪所需的轉向角度來調控車輪轉向，當理想橫擺率大於最大容許橫擺率時，以最大容許橫擺率所計算出該車輪所需的轉向角度來調控車輪轉向。本發明的車輛橫擺穩定控制方法，步驟4中，當車輛的側向加速度大於一個預定門檻值時，調控該車輪的轉向角度，並進行煞車介入或調降引擎力矩輸出。本發明的車輛橫擺穩定控制方法，步驟2中，該第一轉向特性權重值會隨著側向加速度愈來愈大而降低權重比例，該第二轉向特性權重值會隨著輪軸懸吊負載愈大而降低權重比例，該第三轉向特性權重值會隨著車速愈快而提升權重比例，該第四轉向特性權重值會隨著方向盤轉向訊號愈大而降低權重比例，且該轉向特性值是由第一至第四轉向特性權重值相乘的積。本發明的車輛橫擺穩定控制系統，安裝在一臺車輛，該車輛至少具有一支輸出動力的輪軸、與該輪軸同軸轉動且至少具有一對決定行動方向的車輪，及控制至少一對車輪轉向角度的一個方向盤，該車輛橫擺穩定控制系統包含:一個偵測模組、一個資料庫、一個計算模組及一個控制模組。該偵測模組用於偵測該車輛的車輛態參數值，所述車輛動態參數值包括側向加速度、該輪軸的懸吊負載、車速及方向盤轉向訊號。該資料庫建置包括有與側向加速度相對應的第一轉向特性權重數據、與輪軸的懸吊負載相對應的第二轉向特性權重數據、與車速相對應的第三轉向特性權重數據，及與方向盤的轉向訊號相對應的第四轉向特性權重數據。該計算模組根據取自該資料庫中與所偵測到的側向加速度相對應的一個第一轉向特性權重值、取自該資料庫中與所偵測到的輪軸懸吊負載相對應的一個第二轉向特性權重值、取自該資料庫中與所偵測到的車速相對應的一個第三轉向特性權重值，及取自該資料庫中與所偵測到的方向盤轉向訊號相對應的一個第四轉向特性權重值，以計算出一個轉向特性值，及通過該轉向特性值與前述各個車輛動態參數值計算出一個理想橫擺率，及一個最大容許橫擺率，當該理想橫擺率不大於最大容許橫擺率時，由理想橫擺率轉換為橫擺率對應轉向角輸出，當該理想橫擺率大於最大容許橫擺率時，由最大容許橫擺率轉換為橫擺率對應轉向角輸出。該控制模組由所轉換出的橫擺率對應轉向角來調控前述車輪的轉向角。本發明的車輛橫擺穩定控制系統，當車輛的側向加速度大於一個預定門檻值時，該控制模組用於通過煞車介入或調降引擎力矩輸出。本發明的車輛橫擺穩定控制系統，該第一轉向特性權重值會隨著側向加速度愈來愈大而降低權重比例，該第二轉向特性權重值會隨著輪軸懸吊負載愈大而降低權重比例，該第三轉向特性權重值會隨著車速愈快而提升權重比例，該第四轉向特性權重值會隨著方向盤轉向訊號愈大而降低權重比例。本發明的車輛橫擺穩定控制系統，該轉向特性值是由第一至第四轉向特性權重值相乘的積。本發明的有益效果在於:利用動態的權重比例，決定理想橫擺率及最大容許橫擺率，不但能夠提升準確性，且能夠使車輛在動態的過程中，保持穩定狀況，提升行車的安全性。
圖1是一示意圖，說明本發明車輛橫擺穩定控制方法及其系統的一較佳實施例；圖2是該較佳實施例的一示意圖；及圖3是該較佳實施例的一流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明。參閱圖1，本發明的車輛橫擺穩定控制系統的一個較佳實施例，是配合一個轉向系統(圖未示)安裝在一臺車輛I。所述的轉向系統可為主動式前輪轉向系統(Active Frontwheel Steer:AFS)、線控轉向系統(Steer-by-wire:SBW)或四輪轉向系統(Four wheelSteering:4WS)任何一種。本實施例的車輛是搭配主動式轉向系統，該車輛I至少具有一支輸出動力的輪軸11，及與該輪軸11同軸轉動且至少具有一對決定行動方向的車輪13、14、控制該輪軸11轉向角度的一個方向盤15，及輸出動能至該輪軸11的一個引擎16。該車輛橫擺穩定控制系統包含一個偵測模組2、一個資料庫3、一個計算模組4，及一個控制模組5。該偵測模組2用於偵測該車輛I行車動態中的各車輛動態參數值，所述車輛動態參數值包括該車輛I的側向加速度、該輪軸11懸吊的負載、車速，及該方向盤15的轉向訊號(包括轉向角度與/或角速度趨勢)。其中，所述的輪軸11懸吊負載是指與輪軸懸吊對應車輪垂向的負載狀態，因此也能夠是輪軸11垂直負載或車輪負載狀態。該資料庫3建置包括有與車輛I的側向加速度相對應的第一轉向特性權重數據、與輪軸11懸吊負載相對應的第二轉向特性權重數據、與車速相對應的第三轉向特性權重數據，及與方向盤轉向角度或角速度趨勢相對應的第四轉向特性權重數據。參閱圖2，各個轉向特性權重值依照適應的比率定義，其中，第一轉向特性權重值會隨著側向加速度愈來愈大而降低，第二轉向特性權重值會隨著輪軸11懸吊負載愈大而降低權重比例，該第三轉向特性權重值會隨著車速愈快而提升權重比例，該第四轉向特性權重值會隨著方向盤轉向角速度愈大而降低權重比例。該計算模組4可持續地由該偵測模組2中取得行車動態中的四種車輛動態參數值，自該資料庫3中取得與所偵測到的該車輛側向加速度相對應的一個第一轉向特性權重值1、自該資料庫3中取得與所偵測到的該輪軸11懸吊負載相對應的一個第二轉向特性權重值K2、自該資料庫3中取得與所偵測到的車速相對應的一個第三轉向特性權重值K3，及自該資料庫3中取得與所偵測到的方向盤15轉向訊號(轉向角速度)相對應的一個第四轉向特性權重值K4 ;再由上述四個轉向特性權重值K1 K4計算出一個轉向特性值K，於本實施例中，該轉向特性值K是由第一至第四轉向特性權重值K1 K4相乘的積。該計算模組4將該轉向特性值K與上述取得車輛各個車輛動態參數值根據所建構的方程式計算出一個理想橫擺率Yideal，及一個最大容許橫擺率Ymax，當該理想橫擺率Y id—不大於最大容許橫擺率Ymax時，由該理想橫擺率Y ide;al轉換為橫擺率對應轉向角輸出，當該理想橫擺率Yideal大於最大容許橫擺率Ymax時，由該最大容許橫擺率Ymax轉換為橫擺率對應轉向角輸出。值得一提的是，所述的橫擺率對應轉向角的換算，可由橫擺率與轉向角的增益效益比率關係進行推算。上述提及的理想橫擺率Y ideal是與四種轉向特性權重值K1 K4呈特定的關係，換算的方程式如下:
權利要求
1.一種車輛橫擺穩定控制方法，其特徵在於:該方法包含下列步驟: 步驟1:測量車輛的實際橫擺率； 步驟2:偵測車輛的車輛動態參數值，所述車輛動態參數值包括側向加速度、輪軸懸吊負載、車速及方向盤轉向訊號，並將上述取得的車輛各個車輛動態參數值分別轉換為對應的第一至第四轉向特性權重值而決定出一個轉向特性值； 步驟3:將該轉向特性值與上述取得車輛的各個車輛動態參數值根據所建構的方程式計算出一個理想橫擺率 '及 步驟4:比對車輛的實際橫擺率及理想橫擺率，以理想橫擺率與實際橫擺率的差值計算出該車輪所需的穩態轉向角度來調控及補償車輪轉向。
2.根據權利要求1所述的車輛橫擺穩定控制方法，其特徵在於:步驟4中，當車輛的側向加速度大於一個預定門檻值時，調控該車輪的轉向角度，並進行煞車介入或調降引擎力矩輸出。
3.根據權利要求1所述的車輛橫擺穩定控制方法，其特徵在於:步驟2中，該第一轉向特性權重值會隨著側向加速度愈來愈大而降低權重比例，該第二轉向特性權重值會隨著輪軸懸吊負載愈大而降 低權重比例，該第三轉向特性權重值會隨著車速愈快而提升權重比例，該第四轉向特性權重值會隨著方向盤轉向訊號愈大而降低權重比例，且該轉向特性值是由第一至第四轉向特性權重值相乘的積。
4.一種車輛橫擺穩定控制方法，其特徵在於:該方法包含下列步驟: 步驟1:測量車輛的實際橫擺率； 步驟2:偵測車輛的車輛動態參數值，所述車輛動態參數值包括側向加速度、輪軸懸吊負載、車速及方向盤轉向訊號，並將上述取得的車輛各個車輛動態參數值分別轉換為對應的第一至第四轉向特性權重值而決定出一個轉向特性值； 步驟3:將該轉向特性值與上述取得車輛的各個車輛動態參數值根據所建構的方程式計算出一個理想橫擺率，及一個最大容許橫擺率 '及 步驟4:比對該車輛的實際橫擺率及理想橫擺率，當該理想橫擺率不大於最大容許橫擺率時，以理想橫擺率計算出該車輪所需的轉向角度來調控車輪轉向，當理想橫擺率大於最大容許橫擺率時，以最大容許橫擺率所計算出該車輪所需的轉向角度來調控車輪轉向。
5.根據權利要求4所述的車輛橫擺穩定控制方法，其特徵在於:步驟4中，當車輛的側向加速度大於一個預定門檻值時，調控該車輪的轉向角度，並進行煞車介入或調降引擎力矩輸出。
6.根據權利要求4所述的車輛橫擺穩定控制方法，其特徵在於:步驟2中，該第一轉向特性權重值會隨著側向加速度愈來愈大而降低權重比例，該第二轉向特性權重值會隨著輪軸懸吊負載愈大而降低權重比例，該第三轉向特性權重值會隨著車速愈快而提升權重比例，該第四轉向特性權重值會隨著方向盤轉向訊號愈大而降低權重比例，且該轉向特性值是由第一至第四轉向特性權重值相乘的積。
7.—種車輛橫擺穩定控制系統,安裝在一臺車輛，該車輛至少具有一支輸出動力的輪軸、與該輪軸同軸轉動且至少具有一對決定行動方向的車輪，及控制至少一對車輪轉向角度的一個方向盤，其特徵在於:該車輛橫擺穩定控制系統包含: 一個偵測模組，用於偵測該車輛的車輛態參數值，所述車輛動態參數值包括側向加速度、該輪軸的懸吊負載、車速及方向盤轉向訊號； 一個資料庫，建置包括有與側向加速度相對應的第一轉向特性權重數據、與輪軸的懸吊負載相對應的第二轉向特性權重數據、與車速相對應的第三轉向特性權重數據，及與方向盤的轉向訊號相對應的第四轉向特性權重數據； 一個計算模組，根據取自該資料庫中與所偵測到的側向加速度相對應的一個第一轉向特性權重值、取自該資料庫中與所偵測到的輪軸懸吊負載相對應的一個第二轉向特性權重值、取自該資料庫中與所偵測到的車速相對應的一個第三轉向特性權重值，及取自該資料庫中與所偵測到的方向盤轉向訊號相對應的一個第四轉向特性權重值，以計算出一個轉向特性值，及通過該轉向特性值與前述各個車輛動態參數值計算出一個理想橫擺率，及一個最大容許橫擺率，當該理想橫擺率不大於最大容許橫擺率時，由理想橫擺率轉換為橫擺率對應轉向角輸出，當該理想橫擺率大於最大容許橫擺率時，由最大容許橫擺率轉換為橫擺率對應轉向角輸出；及 一個控制模組，由所轉換出的橫擺率對應轉向角來調控前述車輪的轉向角。
8.根據權利要求7所述的車輛橫擺穩定控制系統，其特徵在於:當車輛的側向加速度大於一個預定門檻值時，該控制模組用於通過煞車介入或調降引擎力矩輸出。
9.根據權利要求7所述的車輛橫擺穩定控制系統，其特徵在於:該第一轉向特性權重值會隨著側向加速度愈來愈大而降低權重比例，該第二轉向特性權重值會隨著輪軸懸吊負載愈大而降低權重比例，該第三轉向特性權重值會隨著車速愈快而提升權重比例，該第四轉向特性權重值會隨著方向盤轉向訊號愈大而降低權重比例。
10.根據權利要求9所述的車輛橫擺穩定控制系統，其特徵在於:該轉向特性值是由第一至第四轉向特性權重值相乘的積。
全文摘要
一種車輛橫擺穩定控制方法及其系統，包含一個偵測模組、一個資料庫、一個計算模組，及一個控制模組。該計算模組分別根據以該偵測模組取得的車輛的側向加速度、輪軸懸吊負載、車速、方向盤轉向訊號對應該資料庫取得個別轉向特性權重值，並計算出一個轉向特性值，來決定理想橫擺率，且在實際橫擺率未趨近等於理想橫擺率時，以理想橫擺率與實際橫擺率的差值計算出該車輪所需的穩態轉向角度，使前述車輪的轉向角度調控在穩態轉向角度。藉此，利用動態的權重比例，決定理想橫擺率，不但能夠提升準確性，且能夠使車輛在動態的過程中，保持穩定狀況，提升行車的安全性。
文檔編號B60W30/02GK103171623SQ20111043967
公開日2013年6月26日 申請日期2011年12月23日 優先權日2011年12月23日
發明者徐錦衍, 陳柏睿, 胡聰賢 申請人:財團法人車輛研究測試中心