经由空气动力的车辆方向控制的制作方法

经由空气动力的车辆方向控制的制作方法
【专利摘要】本发明涉及经由空气动力的车辆方向控制。提供了使用空气动力来控制车辆方向的方法、系统和车辆。舵被安置在车辆的车体上。控制系统被联接到舵，并且包括检测单元和处理器。检测单元被配置成获得车辆的传感器数据。处理器被联接到检测单元，并且被配置成至少有助于使用传感器数据获得车辆的测量的偏航率、使用传感器数据确定车辆的预期的偏航率、以及至少部分地基于测量的偏航率和预期的偏航率之间的比较来移动舵。
【专利说明】
经由空气动力的车辆方向控制
技术领域
[0001] 本公开大体上涉及车辆，并且更具体地涉及用于使用空气动力来控制车辆方向的 方法和系统。
【背景技术】
[0002] 当今的许多车辆利用用于方向控制的技术。例如，在车辆可能正在经历转向不足 或转向过度的情况下，当今的某些车辆可以实施稳定性控制制动干涉和/或电子限滑差速 器来修正转向不足或转向过度情况。然而，这样的现有技术可能并不总是在所有情况下都 是最佳的，例如因为这样的技术可能使车辆慢下来。
[0003] 因此，希望提供例如当车辆正经历转向不足或转向过度情况时，用于方向控制的 改进技术。也希望提供利用此类技术的方法、系统和车辆。此外，结合附图和前述技术领域 和【背景技术】，本发明的其他期望特征和特性将从后续【具体实施方式】和所附权利要求中显而 易见。

【发明内容】

[0004] 根据示例性实施例，提供了一种方法。该方法包括:获得车辆的测量的偏航率;确 定车辆的预期偏航率；以及至少部分地基于测量的偏航率和预期偏航率之间的比较经由处 理器提供的指令移动车辆的舵。
[0005] 根据示例性实施例，提供了一种系统。该系统包括检测单元和处理器。检测单元被 配置成获得车辆的传感器数据。处理器被联接到检测单元，并且被配置成至少有助于通过 使用传感器数据获得车辆的测量的偏航率，通过使用传感器数据确定车辆的预期偏航率以 及至少部分地基于测量的偏航率和预期偏航率之间的比较来移动车辆的舵。
[0006] 根据进一步示例性实施例，提供了一种车辆。该车辆包括车体、舵和控制系统。舵 被安置在车体上。控制系统被联接到舵，并且包括检测单元和处理器。检测单元被配置成获 得车辆的传感器数据。处理器被联接到检测单元，并且被配置成至少有助于通过使用传感 器数据获得车辆的测量的偏航率，通过使用传感器数据确定车辆的预期偏航率以及至少部 分地基于测量的偏航率和预期偏航率之间的比较来移动舵。
[0007] 本发明还包括如下方案： 方案1. 一种方法，其包括： 获得车辆的测量的偏航率； 确定所述车辆的预期的偏航率;以及 至少部分地基于所述测量的偏航率和所述预期的偏航率之间的比较，经由处理器提供 的指令，移动所述车辆的舵。
[0008] 方案2.根据方案1所述的方法，其中： 所述获得所述测量的偏航率的步骤包括从所述车辆的偏航传感器获得所述测量的偏 航率;以及 所述确定所述预期的偏航率的步骤包括基于所述车辆的测量的转向角确定所述预期 的偏航率。
[0009] 方案3.根据方案1所述的方法，其进一步包括： 确定所述车辆的速度； 其中，所述移动所述舵的步骤包括至少部分地基于下述因素经由所述处理器提供的指 令移动所述舵： 所述测量的偏航率和所述预期的偏航率之间的所述比较;以及 所述车辆的所述速度。
[0010] 方案4.根据方案3所述的方法，其中，所述移动所述舵的步骤包括经由所述处理 器提供的指令如下地移动所述舵： 当所述速度提高时移动所述舵相对更大的量;以及 当所述速度降低时移动所述舵相对更小的量。
[0011] 方案5.根据方案1所述的方法，其中，所述移动所述舵的步骤包括经由所述处理 器提供给联接到所述舵的液压致动器的指令移动所述舵。
[0012] 方案6.根据方案1所述的方法，其中，所述移动所述舵的步骤包括经由所述处理 器提供给联接到所述舵的电动致动器的指令移动所述舵。
[0013] 方案7.根据方案1所述的方法，其中，所述移动所述舵的步骤包括经由所述处理 器提供的指令使所述舵移动至： 第一方向，其中，在所述测量的偏航率大于所述预期的偏航率的所述车辆的转向过度 情况期间，抵抗所述舵的空气动力阻尼所述车辆的偏航率;以及 第二方向，其中，在所述测量的偏航率小于所述预期的偏航率的所述车辆的转向不足 情况期间，抵抗所述舵的空气动力增加所述车辆的偏航率。
[0014] 方案8. -种系统，其包括： 检测单元，所述检测单元被配置成获得车辆的传感器数据;以及 处理器，所述处理器被联接到所述检测单元并且被配置成至少有助于： 使用所述传感器数据获得所述车辆的测量的偏航率； 使用所述传感器数据确定所述车辆的预期的偏航率;以及 至少部分地基于所述测量的偏航率和所述预期的偏航率之间的比较移动所述车辆的 舵。
[0015] 方案9.根据方案8所述的系统，其中，所述检测单元包括： 偏航传感器，所述偏航传感器被配置成测量所述测量的偏航率;以及 转向角传感器，所述转向角传感器被配置成测量所述车辆的转向角； 其中，所述处理器被配置成使用所述转向角确定所述预期的偏航率。
[0016] 方案10.根据方案8所述的系统，其中，所述处理器被进一步配置成至少有助于： 使用所述传感器数据确定所述车辆的速度;以及 至少部分地基于如下因素移动所述舵： 所述测量的偏航率和所述预期的偏航率之间的所述比较;以及 所述车辆的所述速度。
[0017] 方案11.根据方案8所述的系统，其进一步包括： 液压致动器，所述液压致动器被联接到所述处理器并且被配置成经由所述处理器提供 的指令移动所述舵。
[0018] 方案12.根据方案8所述的系统，其进一步包括： 电动致动器，所述电动致动器被联接到所述处理器并且被配置成经由所述处理器提供 的指令移动所述舵。
[0019] 方案13.根据方案8所述的系统，其中，所述处理器被配置成使所述舵移动至： 第一方向，其中，在所述测量的偏航率大于所述预期的偏航率的所述车辆的转向过度 情况期间，抵抗所述舵的空气动力阻尼所述车辆的偏航率;以及 第二方向，其中，在所述测量的偏航率小于所述预期的偏航率的所述车辆的转向不足 情况期间，抵抗所述舵的空气动力增加所述车辆的偏航率。
[0020] 方案14. 一种车辆，其包括： 车体； 被安置在所述车体上的舵;以及 被联接到所述舵的控制系统，所述控制系统包括： 检测单元，所述检测单元被配置成获得所述车辆的传感器数据;以及 处理器，所述处理器被联接到所述检测单元并且被配置成至少有助于： 使用所述传感器数据获得所述车辆的测量的偏航率； 使用所述传感器数据确定所述车辆的预期的偏航率;以及 至少部分地基于所述测量的偏航率和所述预期的偏航率之间的比较移动所述舵。
[0021] 方案15.根据方案14所述的车辆，其中，所述检测单元包括： 偏航传感器，所述偏航传感器被配置成测量所述测量的偏航率;以及 转向角传感器，所述转向角传感器被配置成测量所述车辆的转向角； 其中，所述处理器被配置成使用所述转向角确定所述预期的偏航率。
[0022]方案16.根据方案14所述的车辆，其中，所述处理器被进一步配置成至少有助于： 使用所述传感器数据确定所述车辆的速度;以及 至少部分地基于如下因素移动所述舵： 所述测量的偏航率和所述预期的偏航率之间的所述比较;以及 所述车辆的所述速度。
[0023] 方案17.根据方案14所述的车辆，其中，所述控制系统进一步包括： 液压致动器，所述液压致动器被联接到所述处理器并且被配置成经由所述处理器提供 的指令移动所述舵。
[0024] 方案18.根据方案14所述的车辆，其中，所述控制系统进一步包括： 电动致动器，所述电动致动器被联接到所述处理器并且被配置成经由所述处理器提供 的指令移动所述舵。
[0025]方案19.根据方案14所述的车辆，其中，所述处理器被配置成使所述舵移动至： 第一方向，其中，在所述测量的偏航率大于所述预期的偏航率的所述车辆的转向过度 情况期间，抵抗所述舵的空气动力阻尼所述车辆的偏航率;以及 第二方向，其中，在所述测量的偏航率小于所述预期的偏航率的所述车辆的转向不足 情况期间，抵抗所述舵的空气动力增加所述车辆的偏航率。
[0026]方案20.根据方案14所述的车辆，其中，所述舵被安置在所述车体的后部上。
【附图说明】
[0027]之后将结合下述附图描述本公开，其中，类似附图标记指代类似元件，并且其中： 图1是根据示例性实施例的车辆的功能框图，该车辆包含舵和用于控制舵的控制系统， 舵用于使用空气动力来控制车辆方向（例如，偏航率、转向不足和转向过度）； 图2是根据示例性实施例的使用空气动力来控制车辆方向的过程的流程图，并且该过 程能够结合图1的车辆被使用； 图3是根据示例性实施例的在修正比如图1的车辆的车辆的转向过度或转向不足中，实 施图2的过程的示意图；以及 图4-6是根据示例性实施例的示出了具有舵的车辆的示意图，该舵被配置且在多个位 置之间被移动以使用空气动力来控制车辆方向，并且其能够结合图1的车辆、图2的过程以 及图3的实施被使用。
【具体实施方式】
[0028] 下述的【具体实施方式】本质上仅是示例性的并且不意欲限制本公开或其应用及用 途。此外，也不意欲通过前述【背景技术】或下述【具体实施方式】中所呈现的任何理论来限制本 发明。
[0029] 图1示出了根据示例性实施例的车辆100或汽车。如下面进一步更详细地描述的那 样，车辆1 〇〇包括舵1 〇 1以及用于舵1 〇 1的控制系统102，从而使用空气动力来控制车辆方向。 在各种实施例中，车辆100包括陆地车辆。在某些优选实施例中，车辆100包括机动车辆，比 如在高速、公路和/或其他道路上行驶的汽车、卡车、公交车和/或轿车。
[0030]在一个实施例中，舵101被设置在车辆100的后部上，例如在扰流板通常将被放置 的位置处。同样在一个实施例中，在一个实施例中，舵101沿车辆100的缓冲梁111被安装。然 而，这在其他实施例中可以改变。
[0031] 根据图2的过程200的步骤，控制系统102基于车辆100的实际偏航率、对于车辆100 的驾驶员的预期偏航率以及车辆100的速度选择性地在不同位置之间移动舵101以利用空 气动力来修正车辆100的转向不足和转向过度，如下面进一步讨论的那样。舵101的放置和 位置移动的示例进一步被示于图4-6并且其在下面结合该附图以及结合下面对图2和图3的 进一步讨论被进一步讨论。此外，如下面结合图1进一步被讨论的，在所示实施例中，控制系 统102包括传感器阵列103、控制器104和致动器105。
[0032] 如图1中所示，车辆100除了上述舵101和控制系统102之外还包括底盘112、车体 114、四个车轮116、电子控制系统118、转向系统150和制动系统160。车体114被布置在底盘 112上并且基本上封装车辆100的其他部件。车体114和底盘112可以共同地形成车架。每个 车轮116均在车体114的相应角隅附近被旋转地联接到底盘112。在各种实施例中，车辆100 可以不同于图1所描述的。例如，在某些实施例中，车轮116的数量可以改变。
[0033] 在图1所示的示例性实施例中，车辆100包括致动器组件120。致动器组件120包括 被安装在底盘112上来驱动车轮116的至少一个推进系统129。在所示实施例中，致动器组件 120包括发动机130。在一种实施例中，发动机130包括燃烧发动机。在其他实施例中，代替燃 烧发动机或除燃烧发动机之外，致动器组件120可以包括一个或多个其他类型的发动机和/ 或马达，比如电动马达/发电机。
[0034] 仍然参考图1，发动机130通过一个或多个驱动轴134被联接到至少一些车轮116。 在一些实施例中，发动机130被机械联接到变速器。在其他实施例中，发动机130可以代替地 被联接到被用于给机械联接到变速器的电动马达提供动力的发电机。在某些其他的实施例 (例如电动车辆)中，发动机和/或变速器可能不是必要的。
[0035] 转向系统150被安装在底盘112上，并且控制车轮116的转向。转向系统150包括方 向盘和转向柱(未示出）。方向盘接收来自车辆100的驾驶员的输入。转向柱基于来自驾驶员 的输入经由驱动轴134导致用于车轮116的期望转向角。
[0036] 制动系统160被安装在底盘112上，并且为车辆100提供制动。制动系统160经由制 动踏板(未示出）接收来自驾驶员的输入，并且经由制动单元(也未示出）提供适当的制动。 驾驶员还经由加速器踏板(未示出）提供输入，如车辆的期望速度或加速度，以及用于各种 车辆设备和/或系统的各种其他输入，所述车辆设备和/或系统比如一个或多个车辆收音 机、其他娱乐系统、环境控制系统、照明单元、导航系统，及类似物(也未示出）。类似于上述 讨论，考虑到车辆100的可能变型，在某些实施例中，能够通过计算机而不是通过驾驶员来 命令转向、制动和/或加速度。
[0037] 控制系统102被安装在底盘112上。如上文所讨论的，控制系统102通过使用关于车 辆100附近的静止物体的雷达数据来估计车辆100的移动，并且包括传感器阵列103和控制 器 104。
[0038] 传感器阵列103包括各种传感器(在本文中也被称为传感器单元），其被控制系统 102利用以经由舵101的移动来控制车辆100的方向。在所示实施例中，传感器阵列103包括 一个或多个车辆点火传感器162、转向传感器163、速度传感器164和偏航传感器166。点火传 感器162检测车辆100的点火系统是开还是关。转向传感器163被用于测量对于车辆100的转 向系统150的转向角(例如车辆100的方向盘和/或转向柱的角度）。速度传感器164被用于测 量车辆速度和/或用于计算车轮速度的数据(例如，在一个实施例中，车轮速度传感器164用 于测量车轮速度，该车轮速度被控制器104用于计算车辆速度）。偏航传感器166测量车辆 100的偏航率。来自传感器阵列103的各种传感器的测量值和信息被提供给控制器104以用 于处理。
[0039] 控制器104被直接地或间接地联接到舵101，并且基于来自传感器阵列103的数据 来控制舵1 〇 1的移动，以控制车辆1 〇〇的方向（例如，以修正转向不足或转向过度情况）。在所 示实施例中，控制器104被联接到传感器阵列103和致动器105。致动器105基于由控制器104 提供的指令来移动舵101。在一个实施例中，致动器105包括电动致动器。在另一实施例中， 致动器105包括液压致动器。然而，这在其他实施例中可以改变。
[0040] 如上所述，控制器104利用来自传感器阵列103的各种测量值和信息来经由提供给 致动器105的指令控制舵101的移动，以使用空气动力来控制车辆100的方向（例如，以修正 转向不足或转向过度情况）。具体地，控制器104确定车辆100的实际偏航率(例如，根据由偏 航传感器166提供的数据）以及对于车辆100驾驶员的预期偏航率(例如，根据由转向传感器 163提供的数据），并且基于实际偏航率和驾驶员的预期偏航率的比较(并且在某些实施例 中，基于例如由速度传感器164提供的确定的一个或多个其他参数，比如车辆速度)来控制 舵101。在某些实施例中，控制器104以及舵101、传感器阵列103和致动器105根据结合图2-6 在下面进一步被描述的过程200提供这些和其他功能。
[0041]如图1中所示，控制器104包括计算机系统。在某些实施例中，控制器104还可以包 含传感器阵列103中的一个或多个传感器、一个或多个其他设备和/或系统和/或其部件。此 外，将意识到的是控制器104可以以其他方式不同于图1中所示实施例。例如，控制器104可 以被联接到或可以以其他方式利用一个或多个远程计算机系统和/或其他控制系统，比如 图1的电子控制系统118。
[0042]在所示实施例中，控制器104的计算机系统包括处理器172、存储器174、接口 176、 存储设备178和总线180。处理器172执行控制器104的计算和控制功能，并且可以包括任何 类型的一个或多个处理器、例如微处理器的单个集成电路、或者协同工作以实现处理单元 的功能的任何适当数量的集成电路设备和/或电路板。在操作期间，处理器172执行被包含 在存储器174内的一个或多个程序182,并且以此通常在执行本文中所描述的过程（比如结 合图2-6在下面进一步被描述的过程200)中，控制控制器104的一般操作及控制器104的计 算机系统。
[0043] 存储器174能够是任何类型的适当存储器。例如，存储器174可以包括比如SDRAM的 各种类型的动态随机存取存储器(DRAM)、各种类型的静态RAM(SRAM)、以及各种类型的非易 失性存储器(RP0M、EPR0M和闪存）。在某些示例中，存储器174与处理器172位于同一计算机 芯片上和/或与处理器172共同位于同一计算机芯片上的一处。在所示实施例中，存储器174 储存上述程序182以及一个或多个储存值184(例如，储存的模型和/或其他值）以用在执行 控制器104的功能中。
[0044] 总线180用于在控制器104的计算机系统的各部件之间传输程序、数据、状态和其 他信息或信号。接口 176允许例如从系统驱动器和/或其他计算机系统向控制器104的计算 机系统通信，并且能够通过使用任何合适的方法和装备被实现。在一个实施例中，接口 176 从传感器阵列103的传感器获得各种数据。接口 176能够包括一个或多个网络接口以与其他 系统或部件通信。接口 176也可以包括一个或多个网络接口以与技术人员通信，和/或一个 或多个存储接口以连接到存储装备，比如存储设备178。
[0045] 存储设备178能够是任何合适类型的存储装备，其包括直接存取存储设备，比如硬 盘驱动、闪存系统、软盘驱动和光盘驱动。在一个示例性实施例中，存储设备178包括程序产 品，存储器174能够从该程序产品接收程序182,该程序182执行本公开的一个或多个过程中 的一个或多个实施例，如结合图2-6在下面进一步被描述的过程200(和其任何子过程)的步 骤。在另一示例性实施例中，程序产品可以被直接储存在存储器174和/或磁盘(例如，磁盘 186 )中和/或以其他方式被其访问，比如下面所提及的。
[0046] 总线180能够是连接计算机系统和部件的任何适当的物理或逻辑装置。这包括但 不限于直接的硬接线连接、光纤、红外线和无线总线技术。在操作期间，程序182被储存在存 储器174中且被处理器172执行。
[0047] 将意识到的是虽然在完整功能的计算机系统的背景下描述了该示例性实施例，但 是本领域技术人员将意识到本公开的机理能够被分布成一种程序产品，其具有用于储存程 序及其指令并且执行其分布的一种或多种类型的非瞬态计算机可读信号承载介质，比如非 瞬态计算机可读介质，其承载程序并包含在其中储存的计算机指令从而导致计算机处理器 (比如处理器172)运行并执行该程序。这样的程序产品可以采取各种形式，并且不管被用于 执行该分布的计算机可读信号承载介质的具体类型如何，本公开均可被等同地应用。信号 承载介质的示例包括：比如软盘、硬盘、存储卡和光盘的可记录介质，以及比如数字和模拟 通信链路的传输介质。将意识到基于云的存储和/或其他技术也可以在某些实施例中被使 用。类似地将意识到的是控制器104的计算机系统还可以以其他方式不同于图1中所示的实 施例，例如不同点在于控制器104的计算机系统可以被联接到或可以以其他方式利用一个 或多个远程计算机系统和/或其他控制系统。
[0048] 虽然传感器阵列103、控制器104和该致动器105被描述为同一系统的一部分，不过 将意识到在某些实施例中这些特征可以包括两个或多个系统。此外，在各种实施例中，控制 系统102可以包括各种其他的车辆设备和系统的全部或一部分，和/或可以被联接到各种其 他的车辆设备和系统，所述各种其他的车辆设备和系统除了别的之外比如是舵101、缓冲梁 111、致动器组件120、电子控制系统118、和/或转向系统150。
[0049] 图2是根据示例性实施例的使用空气动力来控制车辆方向的过程200的流程图。根 据一个实施例，能够结合车辆1〇〇(包括舵101及其控制系统102)来实现过程200。此外，根据 示例性实施例，过程200也可以结合图3(其提供了在修正转向不足或转向过度情况中的过 程200的示例性实施方式）以及图4-6(其提供了根据图2的过程200的步骤，舵的示例性位置 移动以控制车辆方向的图释)在下文中被讨论。
[0050] 如图2中所示，过程200开始于步骤202。在一个实施例中，在车辆的整个点火循环 或车辆驱动期间（其间车辆正被操作），过程200的步骤被重复，优选地持续地重复。
[0051 ]对车辆的点火是否开启做出判定(步骤204)。在一个实施例中，该判定基于由图1 的点火传感器162提供的测量值通过图1的处理器172做出。
[0052]如果判定车辆点火未开启，则过程200的方向控制未激活(步骤206)。在一个实施 例中，在步骤206期间，方向控制保持未激活同时重复步骤204的判定，直到在步骤204的迭 代中做出车辆点火被开启的随后判定。
[0053] 一旦判定车辆点火被开启，就获得或确定车辆的速度（步骤208)。在一个实施例 中，通过图1的处理器172使用来自图1的速度传感器164(例如，车轮速度传感器）的一个或 多个测量值来确定车辆速度。在某些其他的实施例中，可以利用一个或多个其他不同类型 的系统、传感器、和/或技术(例如，使用来自车辆加速计和/或全球定位系统(GPS)的数据）。 [0054]同样获得或确定转向角(步骤210)。在一个实施例中，通过图1的处理器172使用来 自图1的转向传感器163的一个或多个测量值来获得或确定转向角。在一个这样的实施例 中，转向角包括如通过方向盘传感器测量的方向盘角度。
[0055] 获得或确定车辆的测量的偏航率(步骤212)。在一个实施例中，测量的偏航率通过 图1的一个或多个偏航传感器166被测量并且被提供给图1的处理器172。在一个实施例中， 测量的偏航率包括在当前点火循环或车辆驱动期间正被驱动时车辆的实际偏航率。
[0056] 确定驾驶员预期的偏航率(步骤214)。在一个实施例中，驾驶员预期的偏航率包括 根据车辆操作者提供的输入将与车辆行驶相对应或与其一致的车辆的偏航率(例如，与方 向盘的驾驶员应用一致的偏航率）。在一个实施例中，基于由图1的传感器阵列103提供的信 息通过图1的处理器172来计算驾驶员预期的偏航率。在一个这样的实施例中，处理器172使 用步骤210的转向角（例如方向盘角度）以及储存在图1的存储器174中作为其储存值184中 的一个的模型（例如车辆动力学自行车模型)计算驾驶员预期的偏航率。在一个实施例中， 根据方向盘角度和车辆速度来计算驾驶员的预期偏航率。在一个实施例中，对应于具体车 辆速度下的转向输入的车辆正常偏航的特征在于，通过一系列操纵来确定涵盖全部范围的 转向角和车辆速度输入的整个响应映射。同样在一个实施例中，响应映射之后被用于通过 参考校准表基于方向盘输入和车辆速度来确定驾驶员的预期偏航响应。
[0057]在步骤216中，关于步骤212的测量的偏航率和步骤214的驾驶员预期的偏航率做 出比较。在一个实施例中，通过图1的处理器172做出该比较。
[0058] 如果在步骤216中确定步骤212的测量的偏航率等于步骤214的驾驶员预期的偏航 率(或者，在某些实施例中，测量的偏航率与驾驶员预期的偏航率之间的差的绝对值小于预 定阈值），则确定图1的舵101目前不需要对车辆100进行方向调整(步骤218)。在一个实施例 中，通过图1的处理器172做出该确定。舵101因此被维持在名义位置(步骤220)。在一个实施 例中，名义位置是在其中舵101导致车辆100的偏航率发生小变化或没有变化的位置(例如， 对应于图4-6中所示的第一位置402,在下面进一步被讨论）。在一个实施例中，在舵101目前 可能已经处于名义位置之外的另一位置(例如，经由步骤232的在先迭代中的放置）的情况 下，那么舵101之后在步骤220期间将被返回到名义位置(在一个实施例中，基于由图1中的 处理器172提供给致动器105的指令）。在一个实施例中，该过程返回到步骤204并且重复新 的迭代。
[0059] 返回到步骤216,如果在步骤216中确定步骤212的测量的偏航率大于步骤214的驾 驶员预期的偏航率(或者，在某些实施例中，测量的偏航率大于驾驶员预期的偏航率至少预 定量或百分比），则确定图1的舵101需要以偏航阻尼的形式对车辆100进行方向调整(步骤 222)(例如，以修正车辆100的转向过度情况）。具体地，在一个实施例中，图1的舵101被朝向 图5中所示的第二位置502移动(在下面进一步被讨论）以修正转向过度情况。在一个实施例 中，通过图1的处理器172做出该确定。该过程之后前进到步骤226,其在下面进一步被讨论。
[0060] 相反地，如果在步骤216中确定步骤212的测量的偏航率小于步骤214的驾驶员预 期的偏航率(或者，在某些实施例中，确定测量的偏航率比驾驶员预期的偏航率小了至少预 定量或百分比），则确定图1的舵101需要以偏航增加或加速度的形式对车辆100进行方向调 整（步骤224)(例如，以修正车辆100的转向不足情况）。具体地，在一个实施例中，图1的舵 101被朝向图6中所示的第三位置602移动以修正转向不足情况。在一个实施例中，通过图1 的处理器172做出该确定。该过程之后前进到步骤226,其直接在下面被讨论。
[0061] 在步骤226期间，增益因子被确定以在实施步骤222或者步骤224的确定中用于调 整舵。具体地，在一个实施例中，增益因子确定来自步骤222的调整幅度（即，偏航阻尼的幅 度以修正步骤222的转向过度情况)或步骤224的调整幅度（即，偏航增加或加速度的幅度以 修正步骤224的转向不足情况）。在一个实施例中，通过图1的处理器172使用储存在图1的存 储器174中的其储存值184中的校准表来确定增益因子。
[0062] 同样在一个实施例中，车辆速度和测量的偏航率与驾驶员预期的偏航率之间的差 的大小一起被用来确定增益的量，以作为校准表的一部分。在各种实施例中，在所有其他因 素均相等的情况下，在步骤226中，更大的车辆速度导致更大的增益(并且在其他因素保持 恒定的情况下，更小的车辆速度导致相对更小的增益）。同样在各种实施例中，在所有其他 因素相等的情况下，在步骤226中，测量的偏航率与驾驶员预期的偏航率之间更大的差导致 更大的增益(并且在其他因素保持恒定的情况下，更小的差导致相对更小的增益）。
[0063] 例如，在一个实施例中，当测量的偏航率显著大于驾驶员预期的偏航率并且车辆 速度相对较大时，提供相对大的偏航阻尼量(例如具有相对更大的增益）。当测量的偏航率 比驾驶员预期的偏航率大相对较小的量时和/或当车辆速度相对地更小时，仍将提供偏航 阻尼，只不过以相对更小的量(例如具有相对更小的增益）。
[0064] 类似地，在一个实施例中，当测量的偏航率显著小于驾驶员预期的偏航率并且车 辆速度相对较大时，提供相对大量的偏航率增加或加速度(例如具有相对更大的增益）。当 测量的偏航率比驾驶员预期的偏航率小了相对更小的量时（即，当相应偏航率之间的差的 绝对值相对更小时)和/或当车辆速度相对更小时，仍提供偏航率增加或加速度，但是以相 对更小的量(例如具有相对更小的增益）。
[0065] 之后根据步骤222-226的确定来调整图1的舵101，从而使用空气动力控制图1的车 辆100的方向。具体地，在一个实施例中，生成舵位置命令(步骤228)。在一个实施例中，舵位 置命令代表经由空气动力与处于期望位置的舵101的相互作用根据(步骤226的）计算的增 益完成了（步骤222的）期望偏航阻尼或(步骤224的）偏航增加或加速度的舵101的位置。在 一个实施例中，一旦期望偏航率(或者驾驶员预期的偏航率）等于实际（或者测量的）偏航 率，舵101就返回到名义位置（即图4-6的第一位置401，在下面进一步被描述）。同样在一个 实施例中，舵位置命令由图1的处理器172生成。
[0066] 此外，在一个实施例中，关于将舵101从其当前位置移动到步骤228的其期望位置 的所需位置变化做出确定。在一个实施例中，该确定通过图1的处理器172做出。舵101之后 被移动到期望(或命令)位置(步骤232)。在一个实施例中，由图1的致动器105根据图1的处 理器172所提供的指令移动舵101。在一个实施例中，一旦期望偏航率(或者驾驶员预期的偏 航率)等于实际(或者测量的)偏航率，舵101就返回到名义位置(即图4-6的第一位置401，在 下面进一步被描述）。
[0067]参考图3,根据示例性实施例，提供了正在修正车辆的转向过度或转向不足的图2 的过程200的实施方式的示意图。参考示意图300,区域302和308反映分别在转向的第一部 分和第二部分期间车辆100相对于驾驶员的预期偏航率的移动。区域304反映在转向的第一 部分期间具有比驾驶员预期的偏航率更大的偏航率（即车辆过度转向）的车辆100的移动。 区域306反映在转向的第二部分期间具有比驾驶员预期的偏航率更小的偏航率（即车辆转 向不足)的车辆100的移动。
[0068]当偏航率等于(或者基本等于)驾驶员的预期偏航率时，如在区域302中，则无需调 整舵101以获得针对区域308中转向的第二部分的驾驶员的预期偏航率(即，对应于图2的步 骤218和220)。当偏航率大于(或者显著大于)驾驶员的预期偏航率时，如在区域304中，则调 整舵101来阻尼偏航率，以便获得针对区域308中转向的第二部分的驾驶员的预期偏航率 (即，对应于图2的步骤222和226-232)。相对地，当偏航率小于（或者显著小于）驾驶员的预 期偏航率时，如在区域306中，则调整舵101来导致偏航率的增加或加速度，以便获得针对区 域308中转向的第二部分的驾驶员的预期偏航率(即，对应于图2的步骤224和226-232)。 [0069]参考图4-6,根据示例性实施例，提供了具有用于根据图2的过程200使用空气动力 控制车辆方向的图1的舵101的示例性位置的图1的车辆100的示意图。图4-6中的每幅均示 出根据上述讨论的实施例被安装在车辆100的缓冲梁111上的舵101。
[0070] 图4示出根据示例性实施例处于第一情况401中的图1的车辆100,其该情况中没有 显著的车辆转向不足或转向过度。例如，在一个实施例中，第一情况401对应于车辆100的笔 直向前行驶。在车辆100正在经历第一情况401的同时，舵101被放置在第一位置402中，即上 文讨论的名义位置(在此也被称为"笔直位置"）。在一个实施例中，在处于第一位置402时， 舵101平行于车辆100的"从前到后"方向（并且，在一个实施例中，平行于车辆100的移动）。 因此，第一位置402对应于由舵101所导致的最小阻力量(相比于任何其他位置）。
[0071] 图5示出根据示例性实施例处于第二正在经历车辆转向过度情况的图1的车辆 100。如图5中所示，车辆100始于图4的第一情况401(即没有显著的转向过度或者转向不 足）。然而，在图5中，车辆100随后遇到转向过度情况501。
[0072]在车辆100正在经历转向过度情况501的同时，舵101被放置在第二位置502中。在 一个实施例中，通过沿与车辆1 〇〇转向方向相对的方向旋转舵1 〇 1，舵1 〇 1被放置在第二位置 502中。例如，在图5的图释中，其中车辆100正在左转弯且经历转向过度情况，舵101被向右 旋转以到达第二位置502,从而在车辆100上产生偏航阻尼和反作用偏航力矩。类似地，借助 于进一步示例，如果车辆100正在右转弯且经历转向过度情况，则舵101被向左旋转以到达 第二位置502,从而在车辆100上产生偏航阻尼和反作用偏航力矩。在一个实施例中，在处于 第二位置502时舵101相对于车辆100的后表面形成大约四十五度的角度。然而，这在其他实 施例中可以改变。在某些实施例中，旋转幅度可以基于车辆100所经历的转向过度的量而改 变(例如，在一个实施例中，基于相对更大的转向过度情况可以旋转舵101更多，并且基于相 对更小的转向过度情况可以旋转舵101更少）。
[0073] 一旦车辆偏航被阻尼并且重新获得方向控制以维持车辆100的驾驶员的预期路径 (即，一旦转向过度情况501已经结束，如在图5中车辆100的情况503中所示），舵101就被移 回到其名义(或者笔直)位置402。
[0074]图6示出根据示例性实施例处于第二正在经历车辆转向不足情况的图1的车辆 100。如图6中所示，车辆100始于图4的第一情况401(即没有显著的转向过度或转向不足）。 然而，在图6中，车辆100随后遇到转向不足情况601。
[0075]在车辆100正经历转向不足情况601的同时，舵101被放置在第三位置602中。在一 个实施例中，通过沿与车辆100的转向方向相同的方向旋转舵101，舵101被放置在第三位置 602中。例如，在图6的图释中，其中车辆100正在左转弯且经历转向不足情况，舵101被向左 旋转以到达第三位置602，从而在车辆100上产生偏航加速度。类似地，借助于进一步示例， 如果车辆100正在右转弯且经历转向不足情况，则舵101被向右旋转以到达第三位置602,从 而在车辆100上产生偏航加速度。在一个实施例中，在处于第三位置602时舵101相对于车辆 100的后表面形成大约四十五度的角度。然而，这在其他实施例中可以改变。在某些实施例 中，旋转幅度可以基于车辆100所经历的转向不足的量而改变(例如在一个实施例中，基于 相对更大的转向不足情况可以旋转舵101更多，并且基于相对更小的转向不足情况可以旋 转舵101更少）。
[0076] 一旦产生额外的车辆偏航并且重新获得方向控制以维持车辆100的驾驶员的预期 路径（即，一旦转向不足情况601已经结束，如在图6中的车辆100的情况603中所示），舵101 就被移回到其名义(或者笔直)位置402。
[0077]进一步参考图4-6,在一个实施例中，当检测到转向过度或者转向不足情况时整个 舵101移动，从而增加可用于空气动力反应的表面面积并且因此提高舵101的有效性。同样 在一个实施例中，舵101的尺寸取决于其所附接到的车辆101的整体大小、质量和偏航惯量 以及期望的偏航力修正。在一个示例中，舵具有大约0.5米的宽度以及0.5米的高度。然而， 在不同的实施例中舵101的尺寸可以改变。在某些实施例中，相比于具有相对更小的偏航惯 量或可能不需要提高性能的车辆，对于具有相对更大偏航惯量的车辆或者可能期望提高性 能的车辆而言，舵101可以具有相对更大的值。相对地，在某些实施例中，如果车辆的偏航惯 量相对较小或者需要降低的性能，则可以利用减小的舵大小（例如，高度、宽度和相关面 积）。一个示例是能应用牛顿第二定律等式来计算给定车辆的角加速度(偏航加速度）。适用 等式是： a = 其中，"α"（阿尔法)代表角加速度，"τ"（tau)代表由舵101施加在车辆101的偏 航轴线上的扭矩，以及"I"代表车辆1 〇 1的上述偏航惯量。舵1 〇 1上的力也与车辆1 〇 1运行所 处的速度的平方成比例，因此在车辆100的更高速度时舵能够尤其有效地修正车辆转向过 度和转向不足情况。
[0078]将意识到，所公开的方法、系统和车辆可以不同于附图中所示和在此所描述的那 些。例如，车辆100、舵101、控制系统102、和/或其各种部件可以不同于图1、图4-6中所示及 与其结合所描述的那些。此外，将意识到，过程200的某些步骤可以不同于图2-6中所示和/ 或与其结合在上文被描述的那些。类似地，将意识到上文描述的方法的某些步骤可以同时 地发生或者以不同于图2中所示和/或与其结合在上文所描述的次序发生。
[0079] 虽然在前述【具体实施方式】中已经提出了至少一种示例性实施例，但是应该意识到 存在大量的变型。还应该意识到一个或多个示例性实施例仅是示例，并且不意欲以任何方 式限制本公开的范围、适用性或配置。实际上，前述【具体实施方式】将为本领域的技术人员提 供用于实现一个或多个示例性实施例的方便指南。应该理解的是，在不背离所附权利要求 及其法律等同物的范围的情况下能够对元件的功能和布置进行各种改变。
【主权项】
1. 一种方法，其包括： 获得车辆的测量的偏航率； 确定所述车辆的预期的偏航率；以及 至少部分地基于所述测量的偏航率和所述预期的偏航率之间的比较，经由处理器提供 的指令，移动所述车辆的舵。2. 根据权利要求1所述的方法，其中： 所述获得所述测量的偏航率的步骤包括从所述车辆的偏航传感器获得所述测量的偏 航率;以及 所述确定所述预期的偏航率的步骤包括基于所述车辆的测量的转向角确定所述预期 的偏航率。3. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括： 确定所述车辆的速度； 其中，所述移动所述舵的步骤包括至少部分地基于下述因素经由所述处理器提供的指 令移动所述舵： 所述测量的偏航率和所述预期的偏航率之间的所述比较；以及 所述车辆的所述速度。4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述移动所述舵的步骤包括经由所述处理器提供 的指令如下地移动所述舵： 当所述速度提高时移动所述舵相对更大的量；以及 当所述速度降低时移动所述舵相对更小的量。5. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述移动所述舵的步骤包括经由所述处理器提供 给联接到所述舵的液压致动器的指令移动所述舵。6. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述移动所述舵的步骤包括经由所述处理器提供 给联接到所述舵的电动致动器的指令移动所述舵。7. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述移动所述舵的步骤包括经由所述处理器提供 的指令使所述舵移动至： 第一方向，其中，在所述测量的偏航率大于所述预期的偏航率的所述车辆的转向过度 情况期间，抵抗所述舵的空气动力阻尼所述车辆的偏航率;以及 第二方向，其中，在所述测量的偏航率小于所述预期的偏航率的所述车辆的转向不足 情况期间，抵抗所述舵的空气动力增加所述车辆的偏航率。8. -种系统，其包括： 检测单元，所述检测单元被配置成获得车辆的传感器数据；以及 处理器，所述处理器被联接到所述检测单元并且被配置成至少有助于： 使用所述传感器数据获得所述车辆的测量的偏航率； 使用所述传感器数据确定所述车辆的预期的偏航率；以及 至少部分地基于所述测量的偏航率和所述预期的偏航率之间的比较移动所述车辆的 舵。9. 根据权利要求8所述的系统，其中，所述检测单元包括： 偏航传感器，所述偏航传感器被配置成测量所述测量的偏航率；以及 转向角传感器，所述转向角传感器被配置成测量所述车辆的转向角； 其中，所述处理器被配置成使用所述转向角确定所述预期的偏航率。10. -种车辆，其包括： 车体； 被安置在所述车体上的舵；以及 被联接到所述舵的控制系统，所述控制系统包括： 检测单元，所述检测单元被配置成获得所述车辆的传感器数据；以及 处理器，所述处理器被联接到所述检测单元并且被配置成至少有助于： 使用所述传感器数据获得所述车辆的测量的偏航率； 使用所述传感器数据确定所述车辆的预期的偏航率；以及 至少部分地基于所述测量的偏航率和所述预期的偏航率之间的比较移动所述舵。
【文档编号】B62D6/00GK106043422SQ201610215278
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月8日 公开号201610215278.X, CN 106043422 A, CN 106043422A, CN 201610215278, CN-A-106043422, CN106043422 A, CN106043422A, CN201610215278, CN201610215278.X
【发明人】J.R.奥登
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司