經(jīng)由空氣動力的車輛方向控制的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及經(jīng)由空氣動力的車輛方向控制。提供了使用空氣動力來控制車輛方向的方法、系統(tǒng)和車輛。舵被安置在車輛的車體上。控制系統(tǒng)被聯(lián)接到舵，并且包括檢測單元和處理器。檢測單元被配置成獲得車輛的傳感器數(shù)據(jù)。處理器被聯(lián)接到檢測單元，并且被配置成至少有助于使用傳感器數(shù)據(jù)獲得車輛的測量的偏航率、使用傳感器數(shù)據(jù)確定車輛的預期的偏航率、以及至少部分地基于測量的偏航率和預期的偏航率之間的比較來移動舵。
【專利說明】
經(jīng)由空氣動力的車輛方向控制
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本公開大體上涉及車輛，并且更具體地涉及用于使用空氣動力來控制車輛方向的 方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 當今的許多車輛利用用于方向控制的技術(shù)。例如，在車輛可能正在經(jīng)歷轉(zhuǎn)向不足 或轉(zhuǎn)向過度的情況下，當今的某些車輛可以實施穩(wěn)定性控制制動干涉和/或電子限滑差速 器來修正轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過度情況。然而，這樣的現(xiàn)有技術(shù)可能并不總是在所有情況下都 是最佳的，例如因為這樣的技術(shù)可能使車輛慢下來。
[0003] 因此，希望提供例如當車輛正經(jīng)歷轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過度情況時，用于方向控制的 改進技術(shù)。也希望提供利用此類技術(shù)的方法、系統(tǒng)和車輛。此外，結(jié)合附圖和前述技術(shù)領(lǐng)域 和【背景技術(shù)】，本發(fā)明的其他期望特征和特性將從后續(xù)【具體實施方式】和所附權(quán)利要求中顯而 易見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)示例性實施例，提供了一種方法。該方法包括:獲得車輛的測量的偏航率;確 定車輛的預期偏航率；以及至少部分地基于測量的偏航率和預期偏航率之間的比較經(jīng)由處 理器提供的指令移動車輛的舵。
[0005] 根據(jù)示例性實施例，提供了一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括檢測單元和處理器。檢測單元被 配置成獲得車輛的傳感器數(shù)據(jù)。處理器被聯(lián)接到檢測單元，并且被配置成至少有助于通過 使用傳感器數(shù)據(jù)獲得車輛的測量的偏航率，通過使用傳感器數(shù)據(jù)確定車輛的預期偏航率以 及至少部分地基于測量的偏航率和預期偏航率之間的比較來移動車輛的舵。
[0006] 根據(jù)進一步示例性實施例，提供了一種車輛。該車輛包括車體、舵和控制系統(tǒng)。舵 被安置在車體上?？刂葡到y(tǒng)被聯(lián)接到舵，并且包括檢測單元和處理器。檢測單元被配置成獲 得車輛的傳感器數(shù)據(jù)。處理器被聯(lián)接到檢測單元，并且被配置成至少有助于通過使用傳感 器數(shù)據(jù)獲得車輛的測量的偏航率，通過使用傳感器數(shù)據(jù)確定車輛的預期偏航率以及至少部 分地基于測量的偏航率和預期偏航率之間的比較來移動舵。
[0007] 本發(fā)明還包括如下方案： 方案1. 一種方法，其包括： 獲得車輛的測量的偏航率； 確定所述車輛的預期的偏航率;以及 至少部分地基于所述測量的偏航率和所述預期的偏航率之間的比較，經(jīng)由處理器提供 的指令，移動所述車輛的舵。
[0008] 方案2.根據(jù)方案1所述的方法，其中： 所述獲得所述測量的偏航率的步驟包括從所述車輛的偏航傳感器獲得所述測量的偏 航率;以及 所述確定所述預期的偏航率的步驟包括基于所述車輛的測量的轉(zhuǎn)向角確定所述預期 的偏航率。
[0009] 方案3.根據(jù)方案1所述的方法，其進一步包括： 確定所述車輛的速度； 其中，所述移動所述舵的步驟包括至少部分地基于下述因素經(jīng)由所述處理器提供的指 令移動所述舵： 所述測量的偏航率和所述預期的偏航率之間的所述比較;以及 所述車輛的所述速度。
[0010] 方案4.根據(jù)方案3所述的方法，其中，所述移動所述舵的步驟包括經(jīng)由所述處理 器提供的指令如下地移動所述舵： 當所述速度提高時移動所述舵相對更大的量;以及 當所述速度降低時移動所述舵相對更小的量。
[0011] 方案5.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述移動所述舵的步驟包括經(jīng)由所述處理 器提供給聯(lián)接到所述舵的液壓致動器的指令移動所述舵。
[0012] 方案6.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述移動所述舵的步驟包括經(jīng)由所述處理 器提供給聯(lián)接到所述舵的電動致動器的指令移動所述舵。
[0013] 方案7.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述移動所述舵的步驟包括經(jīng)由所述處理 器提供的指令使所述舵移動至： 第一方向，其中，在所述測量的偏航率大于所述預期的偏航率的所述車輛的轉(zhuǎn)向過度 情況期間，抵抗所述舵的空氣動力阻尼所述車輛的偏航率;以及 第二方向，其中，在所述測量的偏航率小于所述預期的偏航率的所述車輛的轉(zhuǎn)向不足 情況期間，抵抗所述舵的空氣動力增加所述車輛的偏航率。
[0014] 方案8. -種系統(tǒng)，其包括： 檢測單元，所述檢測單元被配置成獲得車輛的傳感器數(shù)據(jù);以及 處理器，所述處理器被聯(lián)接到所述檢測單元并且被配置成至少有助于： 使用所述傳感器數(shù)據(jù)獲得所述車輛的測量的偏航率； 使用所述傳感器數(shù)據(jù)確定所述車輛的預期的偏航率;以及 至少部分地基于所述測量的偏航率和所述預期的偏航率之間的比較移動所述車輛的 舵。
[0015] 方案9.根據(jù)方案8所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測單元包括： 偏航傳感器，所述偏航傳感器被配置成測量所述測量的偏航率;以及 轉(zhuǎn)向角傳感器，所述轉(zhuǎn)向角傳感器被配置成測量所述車輛的轉(zhuǎn)向角； 其中，所述處理器被配置成使用所述轉(zhuǎn)向角確定所述預期的偏航率。
[0016] 方案10.根據(jù)方案8所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器被進一步配置成至少有助于： 使用所述傳感器數(shù)據(jù)確定所述車輛的速度;以及 至少部分地基于如下因素移動所述舵： 所述測量的偏航率和所述預期的偏航率之間的所述比較;以及 所述車輛的所述速度。
[0017] 方案11.根據(jù)方案8所述的系統(tǒng)，其進一步包括： 液壓致動器，所述液壓致動器被聯(lián)接到所述處理器并且被配置成經(jīng)由所述處理器提供 的指令移動所述舵。
[0018] 方案12.根據(jù)方案8所述的系統(tǒng)，其進一步包括： 電動致動器，所述電動致動器被聯(lián)接到所述處理器并且被配置成經(jīng)由所述處理器提供 的指令移動所述舵。
[0019] 方案13.根據(jù)方案8所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器被配置成使所述舵移動至： 第一方向，其中，在所述測量的偏航率大于所述預期的偏航率的所述車輛的轉(zhuǎn)向過度 情況期間，抵抗所述舵的空氣動力阻尼所述車輛的偏航率;以及 第二方向，其中，在所述測量的偏航率小于所述預期的偏航率的所述車輛的轉(zhuǎn)向不足 情況期間，抵抗所述舵的空氣動力增加所述車輛的偏航率。
[0020] 方案14. 一種車輛，其包括： 車體； 被安置在所述車體上的舵;以及 被聯(lián)接到所述舵的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括： 檢測單元，所述檢測單元被配置成獲得所述車輛的傳感器數(shù)據(jù);以及 處理器，所述處理器被聯(lián)接到所述檢測單元并且被配置成至少有助于： 使用所述傳感器數(shù)據(jù)獲得所述車輛的測量的偏航率； 使用所述傳感器數(shù)據(jù)確定所述車輛的預期的偏航率;以及 至少部分地基于所述測量的偏航率和所述預期的偏航率之間的比較移動所述舵。
[0021] 方案15.根據(jù)方案14所述的車輛，其中，所述檢測單元包括： 偏航傳感器，所述偏航傳感器被配置成測量所述測量的偏航率;以及 轉(zhuǎn)向角傳感器，所述轉(zhuǎn)向角傳感器被配置成測量所述車輛的轉(zhuǎn)向角； 其中，所述處理器被配置成使用所述轉(zhuǎn)向角確定所述預期的偏航率。
[0022]方案16.根據(jù)方案14所述的車輛，其中，所述處理器被進一步配置成至少有助于： 使用所述傳感器數(shù)據(jù)確定所述車輛的速度;以及 至少部分地基于如下因素移動所述舵： 所述測量的偏航率和所述預期的偏航率之間的所述比較;以及 所述車輛的所述速度。
[0023] 方案17.根據(jù)方案14所述的車輛，其中，所述控制系統(tǒng)進一步包括： 液壓致動器，所述液壓致動器被聯(lián)接到所述處理器并且被配置成經(jīng)由所述處理器提供 的指令移動所述舵。
[0024] 方案18.根據(jù)方案14所述的車輛，其中，所述控制系統(tǒng)進一步包括： 電動致動器，所述電動致動器被聯(lián)接到所述處理器并且被配置成經(jīng)由所述處理器提供 的指令移動所述舵。
[0025]方案19.根據(jù)方案14所述的車輛，其中，所述處理器被配置成使所述舵移動至： 第一方向，其中，在所述測量的偏航率大于所述預期的偏航率的所述車輛的轉(zhuǎn)向過度 情況期間，抵抗所述舵的空氣動力阻尼所述車輛的偏航率;以及 第二方向，其中，在所述測量的偏航率小于所述預期的偏航率的所述車輛的轉(zhuǎn)向不足 情況期間，抵抗所述舵的空氣動力增加所述車輛的偏航率。
[0026]方案20.根據(jù)方案14所述的車輛，其中，所述舵被安置在所述車體的后部上。
【附圖說明】
[0027]之后將結(jié)合下述附圖描述本公開，其中，類似附圖標記指代類似元件，并且其中： 圖1是根據(jù)示例性實施例的車輛的功能框圖，該車輛包含舵和用于控制舵的控制系統(tǒng)， 舵用于使用空氣動力來控制車輛方向（例如，偏航率、轉(zhuǎn)向不足和轉(zhuǎn)向過度）； 圖2是根據(jù)示例性實施例的使用空氣動力來控制車輛方向的過程的流程圖，并且該過 程能夠結(jié)合圖1的車輛被使用； 圖3是根據(jù)示例性實施例的在修正比如圖1的車輛的車輛的轉(zhuǎn)向過度或轉(zhuǎn)向不足中，實 施圖2的過程的示意圖；以及 圖4-6是根據(jù)示例性實施例的示出了具有舵的車輛的示意圖，該舵被配置且在多個位 置之間被移動以使用空氣動力來控制車輛方向，并且其能夠結(jié)合圖1的車輛、圖2的過程以 及圖3的實施被使用。
【具體實施方式】
[0028] 下述的【具體實施方式】本質(zhì)上僅是示例性的并且不意欲限制本公開或其應(yīng)用及用 途。此外，也不意欲通過前述【背景技術(shù)】或下述【具體實施方式】中所呈現(xiàn)的任何理論來限制本 發(fā)明。
[0029] 圖1示出了根據(jù)示例性實施例的車輛100或汽車。如下面進一步更詳細地描述的那 樣，車輛1 〇〇包括舵1 〇 1以及用于舵1 〇 1的控制系統(tǒng)102，從而使用空氣動力來控制車輛方向。 在各種實施例中，車輛100包括陸地車輛。在某些優(yōu)選實施例中，車輛100包括機動車輛，比 如在高速、公路和/或其他道路上行駛的汽車、卡車、公交車和/或轎車。
[0030]在一個實施例中，舵101被設(shè)置在車輛100的后部上，例如在擾流板通常將被放置 的位置處。同樣在一個實施例中，在一個實施例中，舵101沿車輛100的緩沖梁111被安裝。然 而，這在其他實施例中可以改變。
[0031] 根據(jù)圖2的過程200的步驟，控制系統(tǒng)102基于車輛100的實際偏航率、對于車輛100 的駕駛員的預期偏航率以及車輛100的速度選擇性地在不同位置之間移動舵101以利用空 氣動力來修正車輛100的轉(zhuǎn)向不足和轉(zhuǎn)向過度，如下面進一步討論的那樣。舵101的放置和 位置移動的示例進一步被示于圖4-6并且其在下面結(jié)合該附圖以及結(jié)合下面對圖2和圖3的 進一步討論被進一步討論。此外，如下面結(jié)合圖1進一步被討論的，在所示實施例中，控制系 統(tǒng)102包括傳感器陣列103、控制器104和致動器105。
[0032] 如圖1中所示，車輛100除了上述舵101和控制系統(tǒng)102之外還包括底盤112、車體 114、四個車輪116、電子控制系統(tǒng)118、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)150和制動系統(tǒng)160。車體114被布置在底盤 112上并且基本上封裝車輛100的其他部件。車體114和底盤112可以共同地形成車架。每個 車輪116均在車體114的相應(yīng)角隅附近被旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到底盤112。在各種實施例中，車輛100 可以不同于圖1所描述的。例如，在某些實施例中，車輪116的數(shù)量可以改變。
[0033] 在圖1所示的示例性實施例中，車輛100包括致動器組件120。致動器組件120包括 被安裝在底盤112上來驅(qū)動車輪116的至少一個推進系統(tǒng)129。在所示實施例中，致動器組件 120包括發(fā)動機130。在一種實施例中，發(fā)動機130包括燃燒發(fā)動機。在其他實施例中，代替燃 燒發(fā)動機或除燃燒發(fā)動機之外，致動器組件120可以包括一個或多個其他類型的發(fā)動機和/ 或馬達，比如電動馬達/發(fā)電機。
[0034] 仍然參考圖1，發(fā)動機130通過一個或多個驅(qū)動軸134被聯(lián)接到至少一些車輪116。 在一些實施例中，發(fā)動機130被機械聯(lián)接到變速器。在其他實施例中，發(fā)動機130可以代替地 被聯(lián)接到被用于給機械聯(lián)接到變速器的電動馬達提供動力的發(fā)電機。在某些其他的實施例 (例如電動車輛)中，發(fā)動機和/或變速器可能不是必要的。
[0035] 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)150被安裝在底盤112上，并且控制車輪116的轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)150包括方 向盤和轉(zhuǎn)向柱(未示出）。方向盤接收來自車輛100的駕駛員的輸入。轉(zhuǎn)向柱基于來自駕駛員 的輸入經(jīng)由驅(qū)動軸134導致用于車輪116的期望轉(zhuǎn)向角。
[0036] 制動系統(tǒng)160被安裝在底盤112上，并且為車輛100提供制動。制動系統(tǒng)160經(jīng)由制 動踏板(未示出）接收來自駕駛員的輸入，并且經(jīng)由制動單元(也未示出）提供適當?shù)闹苿印?駕駛員還經(jīng)由加速器踏板(未示出）提供輸入，如車輛的期望速度或加速度，以及用于各種 車輛設(shè)備和/或系統(tǒng)的各種其他輸入，所述車輛設(shè)備和/或系統(tǒng)比如一個或多個車輛收音 機、其他娛樂系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、照明單元、導航系統(tǒng)，及類似物(也未示出）。類似于上述 討論，考慮到車輛100的可能變型，在某些實施例中，能夠通過計算機而不是通過駕駛員來 命令轉(zhuǎn)向、制動和/或加速度。
[0037] 控制系統(tǒng)102被安裝在底盤112上。如上文所討論的，控制系統(tǒng)102通過使用關(guān)于車 輛100附近的靜止物體的雷達數(shù)據(jù)來估計車輛100的移動，并且包括傳感器陣列103和控制 器 104。
[0038] 傳感器陣列103包括各種傳感器(在本文中也被稱為傳感器單元），其被控制系統(tǒng) 102利用以經(jīng)由舵101的移動來控制車輛100的方向。在所示實施例中，傳感器陣列103包括 一個或多個車輛點火傳感器162、轉(zhuǎn)向傳感器163、速度傳感器164和偏航傳感器166。點火傳 感器162檢測車輛100的點火系統(tǒng)是開還是關(guān)。轉(zhuǎn)向傳感器163被用于測量對于車輛100的轉(zhuǎn) 向系統(tǒng)150的轉(zhuǎn)向角(例如車輛100的方向盤和/或轉(zhuǎn)向柱的角度）。速度傳感器164被用于測 量車輛速度和/或用于計算車輪速度的數(shù)據(jù)(例如，在一個實施例中，車輪速度傳感器164用 于測量車輪速度，該車輪速度被控制器104用于計算車輛速度）。偏航傳感器166測量車輛 100的偏航率。來自傳感器陣列103的各種傳感器的測量值和信息被提供給控制器104以用 于處理。
[0039] 控制器104被直接地或間接地聯(lián)接到舵101，并且基于來自傳感器陣列103的數(shù)據(jù) 來控制舵1 〇 1的移動，以控制車輛1 〇〇的方向（例如，以修正轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過度情況）。在所 示實施例中，控制器104被聯(lián)接到傳感器陣列103和致動器105。致動器105基于由控制器104 提供的指令來移動舵101。在一個實施例中，致動器105包括電動致動器。在另一實施例中， 致動器105包括液壓致動器。然而，這在其他實施例中可以改變。
[0040] 如上所述，控制器104利用來自傳感器陣列103的各種測量值和信息來經(jīng)由提供給 致動器105的指令控制舵101的移動，以使用空氣動力來控制車輛100的方向（例如，以修正 轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過度情況）。具體地，控制器104確定車輛100的實際偏航率(例如，根據(jù)由偏 航傳感器166提供的數(shù)據(jù)）以及對于車輛100駕駛員的預期偏航率(例如，根據(jù)由轉(zhuǎn)向傳感器 163提供的數(shù)據(jù)），并且基于實際偏航率和駕駛員的預期偏航率的比較(并且在某些實施例 中，基于例如由速度傳感器164提供的確定的一個或多個其他參數(shù)，比如車輛速度)來控制 舵101。在某些實施例中，控制器104以及舵101、傳感器陣列103和致動器105根據(jù)結(jié)合圖2-6 在下面進一步被描述的過程200提供這些和其他功能。
[0041]如圖1中所示，控制器104包括計算機系統(tǒng)。在某些實施例中，控制器104還可以包 含傳感器陣列103中的一個或多個傳感器、一個或多個其他設(shè)備和/或系統(tǒng)和/或其部件。此 外，將意識到的是控制器104可以以其他方式不同于圖1中所示實施例。例如，控制器104可 以被聯(lián)接到或可以以其他方式利用一個或多個遠程計算機系統(tǒng)和/或其他控制系統(tǒng)，比如 圖1的電子控制系統(tǒng)118。
[0042]在所示實施例中，控制器104的計算機系統(tǒng)包括處理器172、存儲器174、接口 176、 存儲設(shè)備178和總線180。處理器172執(zhí)行控制器104的計算和控制功能，并且可以包括任何 類型的一個或多個處理器、例如微處理器的單個集成電路、或者協(xié)同工作以實現(xiàn)處理單元 的功能的任何適當數(shù)量的集成電路設(shè)備和/或電路板。在操作期間，處理器172執(zhí)行被包含 在存儲器174內(nèi)的一個或多個程序182,并且以此通常在執(zhí)行本文中所描述的過程（比如結(jié) 合圖2-6在下面進一步被描述的過程200)中，控制控制器104的一般操作及控制器104的計 算機系統(tǒng)。
[0043] 存儲器174能夠是任何類型的適當存儲器。例如，存儲器174可以包括比如SDRAM的 各種類型的動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、各種類型的靜態(tài)RAM(SRAM)、以及各種類型的非易 失性存儲器(RP0M、EPR0M和閃存）。在某些示例中，存儲器174與處理器172位于同一計算機 芯片上和/或與處理器172共同位于同一計算機芯片上的一處。在所示實施例中，存儲器174 儲存上述程序182以及一個或多個儲存值184(例如，儲存的模型和/或其他值）以用在執(zhí)行 控制器104的功能中。
[0044] 總線180用于在控制器104的計算機系統(tǒng)的各部件之間傳輸程序、數(shù)據(jù)、狀態(tài)和其 他信息或信號。接口 176允許例如從系統(tǒng)驅(qū)動器和/或其他計算機系統(tǒng)向控制器104的計算 機系統(tǒng)通信，并且能夠通過使用任何合適的方法和裝備被實現(xiàn)。在一個實施例中，接口 176 從傳感器陣列103的傳感器獲得各種數(shù)據(jù)。接口 176能夠包括一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口以與其他 系統(tǒng)或部件通信。接口 176也可以包括一個或多個網(wǎng)絡(luò)接口以與技術(shù)人員通信，和/或一個 或多個存儲接口以連接到存儲裝備，比如存儲設(shè)備178。
[0045] 存儲設(shè)備178能夠是任何合適類型的存儲裝備，其包括直接存取存儲設(shè)備，比如硬 盤驅(qū)動、閃存系統(tǒng)、軟盤驅(qū)動和光盤驅(qū)動。在一個示例性實施例中，存儲設(shè)備178包括程序產(chǎn) 品，存儲器174能夠從該程序產(chǎn)品接收程序182,該程序182執(zhí)行本公開的一個或多個過程中 的一個或多個實施例，如結(jié)合圖2-6在下面進一步被描述的過程200(和其任何子過程)的步 驟。在另一示例性實施例中，程序產(chǎn)品可以被直接儲存在存儲器174和/或磁盤(例如，磁盤 186 )中和/或以其他方式被其訪問，比如下面所提及的。
[0046] 總線180能夠是連接計算機系統(tǒng)和部件的任何適當?shù)奈锢砘蜻壿嬔b置。這包括但 不限于直接的硬接線連接、光纖、紅外線和無線總線技術(shù)。在操作期間，程序182被儲存在存 儲器174中且被處理器172執(zhí)行。
[0047] 將意識到的是雖然在完整功能的計算機系統(tǒng)的背景下描述了該示例性實施例，但 是本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到本公開的機理能夠被分布成一種程序產(chǎn)品，其具有用于儲存程 序及其指令并且執(zhí)行其分布的一種或多種類型的非瞬態(tài)計算機可讀信號承載介質(zhì)，比如非 瞬態(tài)計算機可讀介質(zhì)，其承載程序并包含在其中儲存的計算機指令從而導致計算機處理器 (比如處理器172)運行并執(zhí)行該程序。這樣的程序產(chǎn)品可以采取各種形式，并且不管被用于 執(zhí)行該分布的計算機可讀信號承載介質(zhì)的具體類型如何，本公開均可被等同地應(yīng)用。信號 承載介質(zhì)的示例包括：比如軟盤、硬盤、存儲卡和光盤的可記錄介質(zhì)，以及比如數(shù)字和模擬 通信鏈路的傳輸介質(zhì)。將意識到基于云的存儲和/或其他技術(shù)也可以在某些實施例中被使 用。類似地將意識到的是控制器104的計算機系統(tǒng)還可以以其他方式不同于圖1中所示的實 施例，例如不同點在于控制器104的計算機系統(tǒng)可以被聯(lián)接到或可以以其他方式利用一個 或多個遠程計算機系統(tǒng)和/或其他控制系統(tǒng)。
[0048] 雖然傳感器陣列103、控制器104和該致動器105被描述為同一系統(tǒng)的一部分，不過 將意識到在某些實施例中這些特征可以包括兩個或多個系統(tǒng)。此外，在各種實施例中，控制 系統(tǒng)102可以包括各種其他的車輛設(shè)備和系統(tǒng)的全部或一部分，和/或可以被聯(lián)接到各種其 他的車輛設(shè)備和系統(tǒng)，所述各種其他的車輛設(shè)備和系統(tǒng)除了別的之外比如是舵101、緩沖梁 111、致動器組件120、電子控制系統(tǒng)118、和/或轉(zhuǎn)向系統(tǒng)150。
[0049] 圖2是根據(jù)示例性實施例的使用空氣動力來控制車輛方向的過程200的流程圖。根 據(jù)一個實施例，能夠結(jié)合車輛1〇〇(包括舵101及其控制系統(tǒng)102)來實現(xiàn)過程200。此外，根據(jù) 示例性實施例，過程200也可以結(jié)合圖3(其提供了在修正轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過度情況中的過 程200的示例性實施方式）以及圖4-6(其提供了根據(jù)圖2的過程200的步驟，舵的示例性位置 移動以控制車輛方向的圖釋)在下文中被討論。
[0050] 如圖2中所示，過程200開始于步驟202。在一個實施例中，在車輛的整個點火循環(huán) 或車輛驅(qū)動期間（其間車輛正被操作），過程200的步驟被重復，優(yōu)選地持續(xù)地重復。
[0051 ]對車輛的點火是否開啟做出判定(步驟204)。在一個實施例中，該判定基于由圖1 的點火傳感器162提供的測量值通過圖1的處理器172做出。
[0052]如果判定車輛點火未開啟，則過程200的方向控制未激活(步驟206)。在一個實施 例中，在步驟206期間，方向控制保持未激活同時重復步驟204的判定，直到在步驟204的迭 代中做出車輛點火被開啟的隨后判定。
[0053] 一旦判定車輛點火被開啟，就獲得或確定車輛的速度（步驟208)。在一個實施例 中，通過圖1的處理器172使用來自圖1的速度傳感器164(例如，車輪速度傳感器）的一個或 多個測量值來確定車輛速度。在某些其他的實施例中，可以利用一個或多個其他不同類型 的系統(tǒng)、傳感器、和/或技術(shù)(例如，使用來自車輛加速計和/或全球定位系統(tǒng)(GPS)的數(shù)據(jù)）。 [0054]同樣獲得或確定轉(zhuǎn)向角(步驟210)。在一個實施例中，通過圖1的處理器172使用來 自圖1的轉(zhuǎn)向傳感器163的一個或多個測量值來獲得或確定轉(zhuǎn)向角。在一個這樣的實施例 中，轉(zhuǎn)向角包括如通過方向盤傳感器測量的方向盤角度。
[0055] 獲得或確定車輛的測量的偏航率(步驟212)。在一個實施例中，測量的偏航率通過 圖1的一個或多個偏航傳感器166被測量并且被提供給圖1的處理器172。在一個實施例中， 測量的偏航率包括在當前點火循環(huán)或車輛驅(qū)動期間正被驅(qū)動時車輛的實際偏航率。
[0056] 確定駕駛員預期的偏航率(步驟214)。在一個實施例中，駕駛員預期的偏航率包括 根據(jù)車輛操作者提供的輸入將與車輛行駛相對應(yīng)或與其一致的車輛的偏航率(例如，與方 向盤的駕駛員應(yīng)用一致的偏航率）。在一個實施例中，基于由圖1的傳感器陣列103提供的信 息通過圖1的處理器172來計算駕駛員預期的偏航率。在一個這樣的實施例中，處理器172使 用步驟210的轉(zhuǎn)向角（例如方向盤角度）以及儲存在圖1的存儲器174中作為其儲存值184中 的一個的模型（例如車輛動力學自行車模型)計算駕駛員預期的偏航率。在一個實施例中， 根據(jù)方向盤角度和車輛速度來計算駕駛員的預期偏航率。在一個實施例中，對應(yīng)于具體車 輛速度下的轉(zhuǎn)向輸入的車輛正常偏航的特征在于，通過一系列操縱來確定涵蓋全部范圍的 轉(zhuǎn)向角和車輛速度輸入的整個響應(yīng)映射。同樣在一個實施例中，響應(yīng)映射之后被用于通過 參考校準表基于方向盤輸入和車輛速度來確定駕駛員的預期偏航響應(yīng)。
[0057]在步驟216中，關(guān)于步驟212的測量的偏航率和步驟214的駕駛員預期的偏航率做 出比較。在一個實施例中，通過圖1的處理器172做出該比較。
[0058] 如果在步驟216中確定步驟212的測量的偏航率等于步驟214的駕駛員預期的偏航 率(或者，在某些實施例中，測量的偏航率與駕駛員預期的偏航率之間的差的絕對值小于預 定閾值），則確定圖1的舵101目前不需要對車輛100進行方向調(diào)整(步驟218)。在一個實施例 中，通過圖1的處理器172做出該確定。舵101因此被維持在名義位置(步驟220)。在一個實施 例中，名義位置是在其中舵101導致車輛100的偏航率發(fā)生小變化或沒有變化的位置(例如， 對應(yīng)于圖4-6中所示的第一位置402,在下面進一步被討論）。在一個實施例中，在舵101目前 可能已經(jīng)處于名義位置之外的另一位置(例如，經(jīng)由步驟232的在先迭代中的放置）的情況 下，那么舵101之后在步驟220期間將被返回到名義位置(在一個實施例中，基于由圖1中的 處理器172提供給致動器105的指令）。在一個實施例中，該過程返回到步驟204并且重復新 的迭代。
[0059] 返回到步驟216,如果在步驟216中確定步驟212的測量的偏航率大于步驟214的駕 駛員預期的偏航率(或者，在某些實施例中，測量的偏航率大于駕駛員預期的偏航率至少預 定量或百分比），則確定圖1的舵101需要以偏航阻尼的形式對車輛100進行方向調(diào)整(步驟 222)(例如，以修正車輛100的轉(zhuǎn)向過度情況）。具體地，在一個實施例中，圖1的舵101被朝向 圖5中所示的第二位置502移動(在下面進一步被討論）以修正轉(zhuǎn)向過度情況。在一個實施例 中，通過圖1的處理器172做出該確定。該過程之后前進到步驟226,其在下面進一步被討論。
[0060] 相反地，如果在步驟216中確定步驟212的測量的偏航率小于步驟214的駕駛員預 期的偏航率(或者，在某些實施例中，確定測量的偏航率比駕駛員預期的偏航率小了至少預 定量或百分比），則確定圖1的舵101需要以偏航增加或加速度的形式對車輛100進行方向調(diào) 整（步驟224)(例如，以修正車輛100的轉(zhuǎn)向不足情況）。具體地，在一個實施例中，圖1的舵 101被朝向圖6中所示的第三位置602移動以修正轉(zhuǎn)向不足情況。在一個實施例中，通過圖1 的處理器172做出該確定。該過程之后前進到步驟226,其直接在下面被討論。
[0061] 在步驟226期間，增益因子被確定以在實施步驟222或者步驟224的確定中用于調(diào) 整舵。具體地，在一個實施例中，增益因子確定來自步驟222的調(diào)整幅度（即，偏航阻尼的幅 度以修正步驟222的轉(zhuǎn)向過度情況)或步驟224的調(diào)整幅度（即，偏航增加或加速度的幅度以 修正步驟224的轉(zhuǎn)向不足情況）。在一個實施例中，通過圖1的處理器172使用儲存在圖1的存 儲器174中的其儲存值184中的校準表來確定增益因子。
[0062] 同樣在一個實施例中，車輛速度和測量的偏航率與駕駛員預期的偏航率之間的差 的大小一起被用來確定增益的量，以作為校準表的一部分。在各種實施例中，在所有其他因 素均相等的情況下，在步驟226中，更大的車輛速度導致更大的增益(并且在其他因素保持 恒定的情況下，更小的車輛速度導致相對更小的增益）。同樣在各種實施例中，在所有其他 因素相等的情況下，在步驟226中，測量的偏航率與駕駛員預期的偏航率之間更大的差導致 更大的增益(并且在其他因素保持恒定的情況下，更小的差導致相對更小的增益）。
[0063] 例如，在一個實施例中，當測量的偏航率顯著大于駕駛員預期的偏航率并且車輛 速度相對較大時，提供相對大的偏航阻尼量(例如具有相對更大的增益）。當測量的偏航率 比駕駛員預期的偏航率大相對較小的量時和/或當車輛速度相對地更小時，仍將提供偏航 阻尼，只不過以相對更小的量(例如具有相對更小的增益）。
[0064] 類似地，在一個實施例中，當測量的偏航率顯著小于駕駛員預期的偏航率并且車 輛速度相對較大時，提供相對大量的偏航率增加或加速度(例如具有相對更大的增益）。當 測量的偏航率比駕駛員預期的偏航率小了相對更小的量時（即，當相應(yīng)偏航率之間的差的 絕對值相對更小時)和/或當車輛速度相對更小時，仍提供偏航率增加或加速度，但是以相 對更小的量(例如具有相對更小的增益）。
[0065] 之后根據(jù)步驟222-226的確定來調(diào)整圖1的舵101，從而使用空氣動力控制圖1的車 輛100的方向。具體地，在一個實施例中，生成舵位置命令(步驟228)。在一個實施例中，舵位 置命令代表經(jīng)由空氣動力與處于期望位置的舵101的相互作用根據(jù)(步驟226的）計算的增 益完成了（步驟222的）期望偏航阻尼或(步驟224的）偏航增加或加速度的舵101的位置。在 一個實施例中，一旦期望偏航率(或者駕駛員預期的偏航率）等于實際（或者測量的）偏航 率，舵101就返回到名義位置（即圖4-6的第一位置401，在下面進一步被描述）。同樣在一個 實施例中，舵位置命令由圖1的處理器172生成。
[0066] 此外，在一個實施例中，關(guān)于將舵101從其當前位置移動到步驟228的其期望位置 的所需位置變化做出確定。在一個實施例中，該確定通過圖1的處理器172做出。舵101之后 被移動到期望(或命令)位置(步驟232)。在一個實施例中，由圖1的致動器105根據(jù)圖1的處 理器172所提供的指令移動舵101。在一個實施例中，一旦期望偏航率(或者駕駛員預期的偏 航率)等于實際(或者測量的)偏航率，舵101就返回到名義位置(即圖4-6的第一位置401，在 下面進一步被描述）。
[0067]參考圖3,根據(jù)示例性實施例，提供了正在修正車輛的轉(zhuǎn)向過度或轉(zhuǎn)向不足的圖2 的過程200的實施方式的示意圖。參考示意圖300,區(qū)域302和308反映分別在轉(zhuǎn)向的第一部 分和第二部分期間車輛100相對于駕駛員的預期偏航率的移動。區(qū)域304反映在轉(zhuǎn)向的第一 部分期間具有比駕駛員預期的偏航率更大的偏航率（即車輛過度轉(zhuǎn)向）的車輛100的移動。 區(qū)域306反映在轉(zhuǎn)向的第二部分期間具有比駕駛員預期的偏航率更小的偏航率（即車輛轉(zhuǎn) 向不足)的車輛100的移動。
[0068]當偏航率等于(或者基本等于)駕駛員的預期偏航率時，如在區(qū)域302中，則無需調(diào) 整舵101以獲得針對區(qū)域308中轉(zhuǎn)向的第二部分的駕駛員的預期偏航率(即，對應(yīng)于圖2的步 驟218和220)。當偏航率大于(或者顯著大于)駕駛員的預期偏航率時，如在區(qū)域304中，則調(diào) 整舵101來阻尼偏航率，以便獲得針對區(qū)域308中轉(zhuǎn)向的第二部分的駕駛員的預期偏航率 (即，對應(yīng)于圖2的步驟222和226-232)。相對地，當偏航率小于（或者顯著小于）駕駛員的預 期偏航率時，如在區(qū)域306中，則調(diào)整舵101來導致偏航率的增加或加速度，以便獲得針對區(qū) 域308中轉(zhuǎn)向的第二部分的駕駛員的預期偏航率(即，對應(yīng)于圖2的步驟224和226-232)。 [0069]參考圖4-6,根據(jù)示例性實施例，提供了具有用于根據(jù)圖2的過程200使用空氣動力 控制車輛方向的圖1的舵101的示例性位置的圖1的車輛100的示意圖。圖4-6中的每幅均示 出根據(jù)上述討論的實施例被安裝在車輛100的緩沖梁111上的舵101。
[0070] 圖4示出根據(jù)示例性實施例處于第一情況401中的圖1的車輛100,其該情況中沒有 顯著的車輛轉(zhuǎn)向不足或轉(zhuǎn)向過度。例如，在一個實施例中，第一情況401對應(yīng)于車輛100的筆 直向前行駛。在車輛100正在經(jīng)歷第一情況401的同時，舵101被放置在第一位置402中，即上 文討論的名義位置(在此也被稱為"筆直位置"）。在一個實施例中，在處于第一位置402時， 舵101平行于車輛100的"從前到后"方向（并且，在一個實施例中，平行于車輛100的移動）。 因此，第一位置402對應(yīng)于由舵101所導致的最小阻力量(相比于任何其他位置）。
[0071] 圖5示出根據(jù)示例性實施例處于第二正在經(jīng)歷車輛轉(zhuǎn)向過度情況的圖1的車輛 100。如圖5中所示，車輛100始于圖4的第一情況401(即沒有顯著的轉(zhuǎn)向過度或者轉(zhuǎn)向不 足）。然而，在圖5中，車輛100隨后遇到轉(zhuǎn)向過度情況501。
[0072]在車輛100正在經(jīng)歷轉(zhuǎn)向過度情況501的同時，舵101被放置在第二位置502中。在 一個實施例中，通過沿與車輛1 〇〇轉(zhuǎn)向方向相對的方向旋轉(zhuǎn)舵1 〇 1，舵1 〇 1被放置在第二位置 502中。例如，在圖5的圖釋中，其中車輛100正在左轉(zhuǎn)彎且經(jīng)歷轉(zhuǎn)向過度情況，舵101被向右 旋轉(zhuǎn)以到達第二位置502,從而在車輛100上產(chǎn)生偏航阻尼和反作用偏航力矩。類似地，借助 于進一步示例，如果車輛100正在右轉(zhuǎn)彎且經(jīng)歷轉(zhuǎn)向過度情況，則舵101被向左旋轉(zhuǎn)以到達 第二位置502,從而在車輛100上產(chǎn)生偏航阻尼和反作用偏航力矩。在一個實施例中，在處于 第二位置502時舵101相對于車輛100的后表面形成大約四十五度的角度。然而，這在其他實 施例中可以改變。在某些實施例中，旋轉(zhuǎn)幅度可以基于車輛100所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)向過度的量而改 變(例如，在一個實施例中，基于相對更大的轉(zhuǎn)向過度情況可以旋轉(zhuǎn)舵101更多，并且基于相 對更小的轉(zhuǎn)向過度情況可以旋轉(zhuǎn)舵101更少）。
[0073] 一旦車輛偏航被阻尼并且重新獲得方向控制以維持車輛100的駕駛員的預期路徑 (即，一旦轉(zhuǎn)向過度情況501已經(jīng)結(jié)束，如在圖5中車輛100的情況503中所示），舵101就被移 回到其名義(或者筆直)位置402。
[0074]圖6示出根據(jù)示例性實施例處于第二正在經(jīng)歷車輛轉(zhuǎn)向不足情況的圖1的車輛 100。如圖6中所示，車輛100始于圖4的第一情況401(即沒有顯著的轉(zhuǎn)向過度或轉(zhuǎn)向不足）。 然而，在圖6中，車輛100隨后遇到轉(zhuǎn)向不足情況601。
[0075]在車輛100正經(jīng)歷轉(zhuǎn)向不足情況601的同時，舵101被放置在第三位置602中。在一 個實施例中，通過沿與車輛100的轉(zhuǎn)向方向相同的方向旋轉(zhuǎn)舵101，舵101被放置在第三位置 602中。例如，在圖6的圖釋中，其中車輛100正在左轉(zhuǎn)彎且經(jīng)歷轉(zhuǎn)向不足情況，舵101被向左 旋轉(zhuǎn)以到達第三位置602，從而在車輛100上產(chǎn)生偏航加速度。類似地，借助于進一步示例， 如果車輛100正在右轉(zhuǎn)彎且經(jīng)歷轉(zhuǎn)向不足情況，則舵101被向右旋轉(zhuǎn)以到達第三位置602,從 而在車輛100上產(chǎn)生偏航加速度。在一個實施例中，在處于第三位置602時舵101相對于車輛 100的后表面形成大約四十五度的角度。然而，這在其他實施例中可以改變。在某些實施例 中，旋轉(zhuǎn)幅度可以基于車輛100所經(jīng)歷的轉(zhuǎn)向不足的量而改變(例如在一個實施例中，基于 相對更大的轉(zhuǎn)向不足情況可以旋轉(zhuǎn)舵101更多，并且基于相對更小的轉(zhuǎn)向不足情況可以旋 轉(zhuǎn)舵101更少）。
[0076] 一旦產(chǎn)生額外的車輛偏航并且重新獲得方向控制以維持車輛100的駕駛員的預期 路徑（即，一旦轉(zhuǎn)向不足情況601已經(jīng)結(jié)束，如在圖6中的車輛100的情況603中所示），舵101 就被移回到其名義(或者筆直)位置402。
[0077]進一步參考圖4-6,在一個實施例中，當檢測到轉(zhuǎn)向過度或者轉(zhuǎn)向不足情況時整個 舵101移動，從而增加可用于空氣動力反應(yīng)的表面面積并且因此提高舵101的有效性。同樣 在一個實施例中，舵101的尺寸取決于其所附接到的車輛101的整體大小、質(zhì)量和偏航慣量 以及期望的偏航力修正。在一個示例中，舵具有大約0.5米的寬度以及0.5米的高度。然而， 在不同的實施例中舵101的尺寸可以改變。在某些實施例中，相比于具有相對更小的偏航慣 量或可能不需要提高性能的車輛，對于具有相對更大偏航慣量的車輛或者可能期望提高性 能的車輛而言，舵101可以具有相對更大的值。相對地，在某些實施例中，如果車輛的偏航慣 量相對較小或者需要降低的性能，則可以利用減小的舵大小（例如，高度、寬度和相關(guān)面 積）。一個示例是能應(yīng)用牛頓第二定律等式來計算給定車輛的角加速度(偏航加速度）。適用 等式是： a = 其中，"α"（阿爾法)代表角加速度，"τ"（tau)代表由舵101施加在車輛101的偏 航軸線上的扭矩，以及"I"代表車輛1 〇 1的上述偏航慣量。舵1 〇 1上的力也與車輛1 〇 1運行所 處的速度的平方成比例，因此在車輛100的更高速度時舵能夠尤其有效地修正車輛轉(zhuǎn)向過 度和轉(zhuǎn)向不足情況。
[0078]將意識到，所公開的方法、系統(tǒng)和車輛可以不同于附圖中所示和在此所描述的那 些。例如，車輛100、舵101、控制系統(tǒng)102、和/或其各種部件可以不同于圖1、圖4-6中所示及 與其結(jié)合所描述的那些。此外，將意識到，過程200的某些步驟可以不同于圖2-6中所示和/ 或與其結(jié)合在上文被描述的那些。類似地，將意識到上文描述的方法的某些步驟可以同時 地發(fā)生或者以不同于圖2中所示和/或與其結(jié)合在上文所描述的次序發(fā)生。
[0079] 雖然在前述【具體實施方式】中已經(jīng)提出了至少一種示例性實施例，但是應(yīng)該意識到 存在大量的變型。還應(yīng)該意識到一個或多個示例性實施例僅是示例，并且不意欲以任何方 式限制本公開的范圍、適用性或配置。實際上，前述【具體實施方式】將為本領(lǐng)域的技術(shù)人員提 供用于實現(xiàn)一個或多個示例性實施例的方便指南。應(yīng)該理解的是，在不背離所附權(quán)利要求 及其法律等同物的范圍的情況下能夠?qū)υ墓δ芎筒贾眠M行各種改變。
【主權(quán)項】
1. 一種方法，其包括： 獲得車輛的測量的偏航率； 確定所述車輛的預期的偏航率；以及 至少部分地基于所述測量的偏航率和所述預期的偏航率之間的比較，經(jīng)由處理器提供 的指令，移動所述車輛的舵。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中： 所述獲得所述測量的偏航率的步驟包括從所述車輛的偏航傳感器獲得所述測量的偏 航率;以及 所述確定所述預期的偏航率的步驟包括基于所述車輛的測量的轉(zhuǎn)向角確定所述預期 的偏航率。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括： 確定所述車輛的速度； 其中，所述移動所述舵的步驟包括至少部分地基于下述因素經(jīng)由所述處理器提供的指 令移動所述舵： 所述測量的偏航率和所述預期的偏航率之間的所述比較；以及 所述車輛的所述速度。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述移動所述舵的步驟包括經(jīng)由所述處理器提供 的指令如下地移動所述舵： 當所述速度提高時移動所述舵相對更大的量；以及 當所述速度降低時移動所述舵相對更小的量。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述移動所述舵的步驟包括經(jīng)由所述處理器提供 給聯(lián)接到所述舵的液壓致動器的指令移動所述舵。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述移動所述舵的步驟包括經(jīng)由所述處理器提供 給聯(lián)接到所述舵的電動致動器的指令移動所述舵。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述移動所述舵的步驟包括經(jīng)由所述處理器提供 的指令使所述舵移動至： 第一方向，其中，在所述測量的偏航率大于所述預期的偏航率的所述車輛的轉(zhuǎn)向過度 情況期間，抵抗所述舵的空氣動力阻尼所述車輛的偏航率;以及 第二方向，其中，在所述測量的偏航率小于所述預期的偏航率的所述車輛的轉(zhuǎn)向不足 情況期間，抵抗所述舵的空氣動力增加所述車輛的偏航率。8. -種系統(tǒng)，其包括： 檢測單元，所述檢測單元被配置成獲得車輛的傳感器數(shù)據(jù)；以及 處理器，所述處理器被聯(lián)接到所述檢測單元并且被配置成至少有助于： 使用所述傳感器數(shù)據(jù)獲得所述車輛的測量的偏航率； 使用所述傳感器數(shù)據(jù)確定所述車輛的預期的偏航率；以及 至少部分地基于所述測量的偏航率和所述預期的偏航率之間的比較移動所述車輛的 舵。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述檢測單元包括： 偏航傳感器，所述偏航傳感器被配置成測量所述測量的偏航率；以及 轉(zhuǎn)向角傳感器，所述轉(zhuǎn)向角傳感器被配置成測量所述車輛的轉(zhuǎn)向角； 其中，所述處理器被配置成使用所述轉(zhuǎn)向角確定所述預期的偏航率。10. -種車輛，其包括： 車體； 被安置在所述車體上的舵；以及 被聯(lián)接到所述舵的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括： 檢測單元，所述檢測單元被配置成獲得所述車輛的傳感器數(shù)據(jù)；以及 處理器，所述處理器被聯(lián)接到所述檢測單元并且被配置成至少有助于： 使用所述傳感器數(shù)據(jù)獲得所述車輛的測量的偏航率； 使用所述傳感器數(shù)據(jù)確定所述車輛的預期的偏航率；以及 至少部分地基于所述測量的偏航率和所述預期的偏航率之間的比較移動所述舵。
【文檔編號】B62D6/00GK106043422SQ201610215278
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年4月8日 公開號201610215278.X, CN 106043422 A, CN 106043422A, CN 201610215278, CN-A-106043422, CN106043422 A, CN106043422A, CN201610215278, CN201610215278.X
【發(fā)明人】J.R.奧登
【申請人】通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司