车辆原地转向系统和车辆以及车辆原地转向控制方法

技术领域

本发明属于车辆技术领域，尤其涉及一种车辆原地转向系统，以及具有该原地转向系统的车辆和车辆原地转向控制方法。

背景技术

在车辆的驾驶过程中，往往会遇到需要原地转向的问题，在相关技术中，也揭示了一些原地转向的系统结构，例如，有的方案提出一种四轮全驱汽车原地转向系统，包括全驱动桥、后驱动桥、前驱动轮、后驱动轮、转向节、电气控制端元，前驱动桥和后驱动桥均为转向驱动桥，在两个前驱动轮和两个后驱动轮上分别接有控制转向的助力油缸，电气控制单元控制转向助力油缸动作；在前驱动轮和后驱动轮上均安装有轴头离合器，轴头离合器用于结合或切断从驱动桥中的半轴传递到驱动轮的动力。但是，该方案中仅仅对原地转向的整车结构进行了设计，而未提及到如何去控制每个轮的驱动，因此该方案实际应用控制系统中需要结合驱动扭矩控制方案才能实现原地转向。

因此，对于车辆原地转向的系统和方案还需要进一步完善。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明需要提出一种车辆原地转向系统，该车辆原地转向系统，可以实现原地转向，结构简单。

本发明另外还提出一种包括该车辆原地转向系统的车辆和车辆原地转向控制方法。

为了解决上述问题，本发明一方面提出的车辆原地转向系统，包括：转向调整装置，用于控制车辆的左前轮向右转动第一预设角度并控制所述车辆的右前轮向左转动第二预设角度；电子驻车装置，用于锁定所述车辆原地转向方向侧的后车轮；第一电机和第二电机，所述第一电机用于驱动所述左前轮，所述第二电机用于驱动所述右前轮；和控制装置，在检测到所述原地转向启动指令时，分别控制所述转向调整装置、所述电子驻车装置、所述第一电机和所述第二电机启动，并根据原地转向方向分别控制所述第一电机和所述第二电机的运行方向。

根据本发明实施例的车辆原地转向系统，通过转向调整装置控制车辆的左前轮和右前轮分别向左前轮和右前轮的相对方向转动预设角度，并由电子驻车装置锁定车辆原地转向方向侧的后车轮，控制装置根据原地转向方向分别控制第一电机和第二电机的运行方向，从而实现车辆的原地转向控制，结构简单。

为了解决上述问题，本发明另一方面的车辆，包括所述的车辆原地转向系统。

该车辆，通过采用上述的车辆原地转向系统，可以实现原地转向，结构简单。

为了解决上述问题，本发明再一方面的车辆原地转向控制方法，包括以下步骤：当检测到原地转向启动指令之后，控制车辆的左前轮向右转动第一预设角度且控制所述车辆的右前轮向左转动第二预设角度，并锁定所述车辆原地转向方向侧的后车轮；以及控制第一电机来驱动所述左前轮且控制第二电机来驱动所述右前轮，并根据原地转向方向分别控制所述第一电机和所述第二电机的运行方向。

根据本发明实施例的车辆原地转向控制方法，通过控制车辆的左前轮和右前轮分别向左前轮和右前轮的相对方向转动预设角度，并锁定车辆原地转向方向侧的后车轮，根据原地转向方向分别控制第一电机和第二电机的运行方向，从而实现车辆的原地转向控制，方法简单，容易实现。

附图说明

图1是根据本发明实施例的车辆原地转向系统的框图；

图2是根据本发明的一个实施例的车辆原地转向系统的框图；

图3是根据本发明的一个实施例的车辆原地左转向的示意图；

图4是根据本发明的一个实施例的车辆原地右转向的示意图；

图5是根据本发明的一个实施例的车辆原地转向系统的框图；

图6是根据本发明的另一个实施例的车辆原地转向系统的框图；

图7是根据本发明实施例的车辆的框图；

图8是根据本发明实施例的车辆原地转向控制方法的流程图；以及

图9是根据本发明一个具体实施例的车辆原地转向控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的车辆原地转向系统和具有该原地转向系统的车辆以及车辆原地转向控制方法。

首先，对本发明实施例的车辆原地转向系统进行说明，图1是根据本发明实施例的车辆原地转向系统的框图，如图1所示，该车辆原地转向系统100包括转向调整装置20、电子驻车装置30、第一电机40、第二电机50和控制装置60。

其中，转向调整装置20用于控制车辆的左前轮向右转动第一预设角度并控制该车辆的右前轮向左转动第二预设角度。相当于，控制左前轮和右前轮分别向两者相对方向转动一定角度，例如，使得左前轮和右前轮形成“内八字”状态，其中，左前轮转向的角度和右前轮转向的角度可以相同或者不同，可以根据具体情况进行设定，也就是根据转向需要设定车辆的转动角度。

可以理解的是，第一预设角度和第二预设角度可以为默认值，或者可以包括多个，在进行原地转向控制之前，根据设置命令或者选择命令来进行设置或选择。

如图2所示，该车辆原地转向系统100还包括输入装置92，该输入装置92可以包括单独设置的操作单元或者设置于车辆中控台上的触摸单元或者其他形式设置的操作单元。输入装置92用于接收用户的输入指令，控制装置60根据该输入指令确定第一预设角度和第二预设角度，进而在进行转向控制时，分别驱动左前轮和右前轮转向角度。

在发明的实施例中，第一预设角度和第二预设角度分别可以选择25-40度。例如，在进行原地转向之前，用户可以通过输入装置92输入设定角度例如第一预设角度和第二预设角度分别为30度，或者选择对应转向30度的符号，当然，第一预设角度和第二预设角度也可以设置不同的角度值。

电子驻车装置(EPB，Electrical Parking Brake)30用于锁定车辆原地转向方向侧的后车轮。例如，车辆左转向，则电子驻车装置30锁定左后轮，相反，如果车辆右转向，则电子驻车装置30锁定右后轮，可以理解的是，在本发明的实施例中，电子驻车装置30能够单独对两个后轮进行锁死，被锁定的后车轮不能转动。

第一电机40用于驱动左前轮，第二电机50用于驱动右前轮，即左前轮和右前轮被单独驱动。

控制装置60在检测到原地转向启动指令时，分别控制转向调整装置20、电子驻车装置30、第一电机40和第二电机50启动，并根据原地转向方向分别控制第一电机40和第二电机50的运行方向，从而实现车辆原地转向，减小转弯半径。

具体来说，如果原地左转向，左前轮和右前轮分别向相对方向转动预设角度例如形成内八字，电子驻车装置30将左后轮锁定，第一电机40驱动左前轮反转，第二电机50驱动右前轮正传，如图3所示，此时整车会以左后轮为圆心，逆时针向左旋转，实现原地左转向；如果原地右转向，左前轮和右前轮分别向相对方向转动预设角度例如形成内八字，电子驻车装置30将后后轮锁定，第一电机40驱动左前轮正转，第二电机50驱动右前轮反转，如图4所示，此时整车会以右后轮为圆心，顺时针向右旋转，实现原地右转向。

根据本发明实施例的车辆原地转向系统100，通过转向调整装置20控制车辆的左前轮和右前轮分别向左前轮和右前轮的相对方向转动预设角度，并由电子驻车装置30锁定车辆原地转向方向侧的后车轮，控制装置60根据原地转向方向分别控制第一电机40和第二电机50的运行方向，从而实现车辆的原地转向控制，结构简单。

如图2所示，车辆原地转向系统100还包括转向启停装置10，转向启停装置10用于接收用户的原地转向启停指令，转向启停装置10可以包括单独设置的触发按键或旋钮，或者位于车辆的中控台中的触发单元，或者以其他形式呈现的操作单元，主要作用是启动或停止本发明实施例的原地转向系统100。

进一步地，如图5所示，转向调整装置20包括第一轮转电机21、左调整拉杆22、第二轮转电机24、右调整拉杆25和控制单元23。其中，第一轮转电机21的输出轴与左调整拉杆22的一端通过啮合齿轮连接，左调整拉杆22的另一端连接左前轮的转向节，第二轮转电机24的输出轴与右调整拉杆25的一端通过啮合齿轮连接，右调整拉杆25的另一端连接右前轮的转向节，第一轮转电机21用于驱动左调整拉杆22动作以使车辆的左前轮向右转动第一预设角度，第二轮转电机24驱动右调整拉杆25动作以使车辆的右前轮向左转动第二预设角度，从而实现转向时前轮状态的调整。控制模块23用于根据控制装置60发出的转向调整控制信号控制第一轮转电机21和第二轮转电机24。具体地，在进行转向控制时，控制装置60检测到原地转向启动指令，则发出转向调整控制信号至控制模块23，控制模块23控制第一轮转电机21和第二轮转电机24运行以分别驱动左调整拉杆22和右调整拉杆25，来使得左前轮和右前轮进行转动。

通常地，在原地转向或者其他转向时，要求车辆的速度不能够太快，尤其是原地转向时，转向速度太快有可能造成侧滑，存在危险。在本发明的实施例中，如图,6所示，该车辆原地转向系统100还包括速度检测装置70，速度检测装置70用于检测未被电子驻车装置30锁定的后车轮的转速，控制装置70根据未被电子驻车装置30锁定的后车轮的转速分别控制第一电机50和第二电机60的输出扭矩，例如，分别使得两个前轮的驱动力与地面摩擦力达到平衡，转向速度保持在稳定、可控范围内，不会因为扭矩过大，使得转向速度太快而造成危险，又可以平稳地进行转向。

在本发明的实施例中，在车辆原地转向时，可以对第一电机40和第二电机50的输出扭矩进行控制，以使转向速度不至于太快。具体地，控制装置60在检测到原地转向启动指令之后，分别控制第一电机40和第二电机50的输出扭矩以预设增大幅度逐渐增大。即言，控制电机扭矩缓慢增加，例如，每次增加5N/m(牛/米)，由于在不同的路面，地面附着系数不一样，前轮电机能够驱动整车原地转向的最小扭矩也不一样，此时，两个后轮不输出扭矩。通过速度检测装置70检测未被电子驻车装置30锁定的后车轮的转速，控制装置60在该转速达到第一预设转速时，分别控制第一电机40和第二电机50保持当前输出扭矩，当前输出扭矩可以认为是前车轮刚好开始滚动(存在滚动趋势)时的电机的输出扭矩。即通过检测未被锁定的后轮的转速来作为前轮电机扭矩调节的输入参数，当未锁定的后车轮的转速恰好大于1Km/h时，即认为前轮电机刚好可以驱动整车原地转动时，前轮电机的输出扭矩不再增加，即言，第一电机40和第二电机50保持当前的输出扭矩，此时，车辆即可以原地转向，并且速度不会太快而避免侧滑，保证安全。

当然，如果驾驶员不满意当前的转向速度，也可以进行手动调节。在本发明的一个实施例中，如图6所示，车辆原地转向系统100还包括扭矩调节装置80，扭矩调节装置80用于根据用户操作指令来分别调节第一电机40和第二电机50的输出扭矩。具体地，驾驶员可以通过操作扭矩调节装置80例如按键加减电机的输出扭矩，调节到驾驶员认为合适的转向速度。

为了避免转速太大，进一步来说，控制装置60还用于，在未被电子驻车装置30锁定的后车轮的转速达到第二预设转速时，限制第一电机40和第二电机50的输出扭矩增加，并分别控制第一电机40和第二电机50的输出扭矩逐渐减小至预设扭矩，其中，第二预设转速大于第一预设转速。例如，驾驶员通过操作扭矩调节装置80增加第一电机40和第二电机50的输出扭矩，则车辆的转向速度增大，未被锁定的轮车轮的转速也变大，当未被锁定的后车轮的转速达到第二预设转速例如大于5Km/h时，很容易造成危险，从安全角度考虑，控制装置60限制前轮电机的输出扭矩继续增加，并适当降低输出扭矩，以避免危险。

另外，在进行上述过程的原地转向控制之前，还可以对车辆的当前状态进行判断，判断是否满足转向条件。具体地，如图6所示，车辆原地转向系统100还包括检测装置90，检测装置90用于检测车辆的状态参数，在本发明的一个实施例中，车辆的状态参数可以包括例如车速、油门踏板的位置、制动踏板的位置、当前的档位信息，控制装置60根据该状态参数判断车辆是否满足原地转向条件，并在该车辆满足原地转向条件时进行原地转向控制，即进行前述过程的控制。

在本发明的一些实施例中，原地转向条件包括：车辆的车速为零；车辆的油门踏板的位置和制动踏板的位置分别为零；车辆的当前档位为停车档即P档。当车辆当前满足原地转向条件时，则转向调节装置20、电子驻车装置30、第一电机40、第二电机50、速度检测装置70分别启动，控制装置60根据前述进行相应控制，从而实现车辆的原地转向控制。

为了更加直观地感受车辆原地转向，如图6所示，本发明实施例的车辆原地转向系统100还包括多媒体影像装置91，多媒体影像装置91用于获得车辆原地转向信息，并根据车辆原地转向信息生成车辆原地转向轨迹的影像，并将该影像提供给驾驶员，从而驾驶员可以更加直观地了解车辆的原地转向情况。

概括来说，本发明实施例的车辆原地转向系统100的工作包括几个过程：识别驾驶员的原地转向需求；结合多媒体影像装置91，显示原地转向轨迹；判断是否满足原地转向要求；进行原地转向扭矩控制；退出原地转向，例如，当踩下制动踏板时，或者再次操作转向启停装置10时，退出原地转向控制。

简单来说，该车辆原地转向系统100需要采集油门踏板位置信号、制动踏板位置信号、车速、车轮的转速信号、当前档位信息，需要设置的操作装置包括扭矩调节装置80例如分为扭矩增加按钮和扭矩减小按钮，以及转向启停装置10即启停装置，并且，电子驻车装置30需要能够单独锁定左后轮和前后轮。

基于上述方面实施例的车辆原地转向系统，下面参照附图描述根据本发明另一方面实施例提出的车辆。

图7是根据本发明实施例的车辆的框图，如图7所示，该车辆1000包括上述方面实施例的车辆原地转向系统100。

该车辆1000，通过采用上述的车辆原地转向系统100，可以实现原地转向，结构简单。

下面参照附图描述根据本发明再一方面实施例提出的车辆原地转向控制方法。

图8是根据本发明实施例的车辆原地转向控制方法的流程图，如图8所示，该车辆原地转向控制方法，包括以下步骤：

S1，当检测到原地转向启动指令之后，控制车辆的左前轮向右转动第一预设角度且控制车辆的右前轮向左转动第二预设角度，并锁定车辆原地转向方向侧的后车轮。

具体地，相当于，分别控制左前轮和右前轮分别向两者相对方向转动一定角度，例如，左前轮和右前轮形成“内八字”状态，其中，左前轮转向的角度和右前轮转向的角度可以相同或者不同，可以根据具体情况进行设定，也就是根据转向需要设定车辆的转动角度。

可以理解的是，第一预设角度和第二预设角度可以为默认值，或者可以包括多个，在进行原地转向控制之前，根据设置命令或者选择命令来进行设置或选择。即该原地转向控制方法还可以包括：当检测到用户的输入指令时，根据输入指令确定第一预设角度和第二预设角度。

可以通过车辆的电子驻车装置锁定车辆原地转向方向侧的后车轮，被锁定的后车轮不能转动。例如，车辆左转向，则电子驻车装置锁定左后轮，相反，如果车辆右转向，则电子驻车装置锁定右后轮，可以理解的是，在本发明的实施例中，电子驻车装置能够单独对两个后轮进行锁死。

S2，控制第一电机来驱动左前轮且控制第二电机来驱动右前轮，并根据原地转向方向分别控制第一电机和第二电机的运行方向。

具体来说，如果原地左转向，左前轮和右前轮分别向相对方向转动预设角度例如形成内八字，电子驻车装置将左后轮锁定，第一电机驱动左前轮反转，第二电机驱动右前轮正传，如图3所示，此时整车会以左后轮为圆心，逆时针向左旋转，实现原地左转向；如果原地右转向，左前轮和右前轮分别向相对方向转动预设角度例如形成内八字，电子驻车装置将后后轮锁定，第一电机驱动左前轮正转，第二电机驱动右前轮反转，如图4所示，此时整车会以右后轮为圆心，顺时针向右旋转，实现原地右转向。

根据本发明实施例的车辆原地转向控制方法，通过控制车辆的左前轮和右前轮分别向左前轮和右前轮的相对方向转动预设角度，并锁定车辆原地转向方向侧的后车轮，根据原地转向方向分别控制第一电机和第二电机的运行方向，从而实现车辆的原地转向控制，方法简单，容易实现。

通常地，在原地转向或者其他转向时，要求车辆的速度不能够太快，尤其是原地转向时，转向速度太快有可能造成侧滑，存在危险。在本发明的实施例中，可以对转向时的速度进行控制，该车辆原地转向控制方法还包括：检测未被锁定的后车轮的转速；以及根据未被锁定的后车轮的转速分别控制第一电机和所述第二电机的输出扭矩，例如，分别使得两个前轮的驱动力与地面摩擦力达到平衡，不会因为扭矩过大，使得转向速度太快而造成危险，又可以平稳地进行转向。

具体来说，车辆进行原地转向时，控制第一电机的输出扭矩以预设增大幅度逐渐增大以驱动左前轮，并控制第二电机的输出扭矩以预设增大幅度逐渐增大来驱动右前轮。即言，控制电机扭矩缓慢增加，例如，每次增加5N/m(牛/米)，由于在不同的路面，地面附着系数不一样，前轮电机能够驱动整车原地转向的最小扭矩也不一样，此时，两个后轮不输出扭矩。

进一步地，为了避免转向时速度太快造成侧滑而危险，当未被锁定的后车轮的转速达到第一预设转速时，控制第一电机保持当前输出扭矩，并控制第二电机保持当前输出扭矩。即通过检测未被锁定的后轮的转速来作为前轮电机扭矩调节的输入参数，当未锁定的后车轮的转速恰好大于1Km/h时，即认为前轮电机刚好可以驱动整车原地转动时，前轮电机的输出扭矩不再增加，即言，第一电机和第二电机保持当前的输出扭矩，此时，车辆即可以原地转向，并且速度不会太快而避免侧滑，保证安全。

当然，如果驾驶员不满意当前的转向速度，也可以进行手动调节。在本发明的一个实施例中，可以接收用户操作指令来分别调节第一电机和第二电机的输出扭矩。例如，驾驶员可以通过操作扭矩调节装置例如按键加减电机的输出扭矩，调节到驾驶员认为合适的转向速度。

为了避免转速太大，进一步来说，当未被锁定的后车轮的转速达到第二预设转速时，限制第一电机和第二电机的输出扭矩增加，并分别控制第一电机和第二电机的输出扭矩逐渐减小至预设扭矩，其中，第二预设转速大于第一预设转速。例如，驾驶员通过操作扭矩调节装置增加第一电机和第二电机的输出扭矩，则车辆的转向速度增大，未被锁定的轮车轮的转速也变大，当未被锁定的后车轮的转速达到第二预设转速例如大于5Km/h时，很容易造成危险，从安全角度考虑，则限制前轮电机的输出扭矩增加，并适当降低输出扭矩，以避免危险。

另外，当检测到原地转向启动指令之后，还可以检测车辆的状态参数；根据状态参数判断车辆是否满足原地转向条件，并当车辆满足原地转向条件时进行原地转向控制。具体地，原地转向条件包括：车辆的车速为零；车辆的油门踏板的位置和制动踏板的位置分别为零；车辆的当前档位为停车档。

为了更加直观地感受车辆原地转向，可以通过多媒体影像装置获得车辆的原地转向信息，该多媒体影像装置根据该原地转向信息生成车辆的原地转向轨迹的影像，并将该影像提供给驾驶员，从而驾驶员可以更加直观地了解车辆的原地转向情况。

图9是根据本发明的一个具体实施例的车辆原地转向控制方法的流程图，如图9所示，包括：

S800，检测到驾驶员操作转向启停装置。

S810，判断是否满足进入原地转向条件。如果满足，则进入步骤S830，如果不满足则进入步骤S890。

S820，控制前轮电机输出扭矩缓慢增大，例如每次增加5N/m。

S830，检测未被锁定的后车轮的转速是否大于1Km/h，如果是，则进入步骤S840，否则，返回步骤S820。

S840，记录前车轮恰好滚动时前车轮电机的输出扭矩，并控制前轮电机保持该输出扭矩。

S850，检测未被锁定的后车轮的转速是否大于5Km/h，如果是，则进入步骤S860，否则进入步骤S870。

S860，降低前轮电机的输出扭矩，例如每次降低5N/m。

S870，检测驾驶员增加或降低前车轮输出扭矩的需求，并执行增减或降低该输出扭矩。

S880，判断是否退出原地转向控制。如果是，则进入步骤S890，否则返回步骤S850。

S890，退出原地转向控制。

综述以上，本发明实施例的车辆原地转向控制方法，通过调节左前轮和右前轮的状态，以及锁定转向方向侧的后车轮，进而根据转向方向控制各个前轮电机的运行方向，可以实现车辆的原地转向控制，减小转弯半径，并对前轮电机的输出扭矩自动控制，达到平稳转向。

需要说明的是，在本说明书的描述中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。